第一章 空间向量与立体几何（专题详解）-2022-2023学年高二数学考点知识详解+模拟测试（人教A版2019选择性必修第一册）

第一章空间向量与立体几何 一．空间向量的基本性质 1. 空间向量的概念：在空间，我们把具有大小和方向的量叫做向量。 注：（1）向量一般用有向线段表示同向等长的有向线段表示同一或相等的向量。 （2）向量具有平移不变性 2. 空间向量的运算。 定义：与平面向量运算一样，空间向量的加法、减法与数乘运算如下（如图）。 ;; 运算律：⑴加法交换律： ⑵加法结合律： ⑶数乘分配律： 运算法则：三角形法则、平行四边形法则、平行六面体法则 3. 共线向量。 （1）如果表示空间向量的有向线段所在的直线平行或重合，那么这些向量也叫做共线向量或平行向量，平行于，记作。 （2）共线向量定理：空间任意两个向量、（≠），//存在实数λ，使＝λ。 （3）三点共线：A、B、C三点共线<=> <=> （4）与共线的单位向量为 4. 共面向量 （1）定义：一般地，能平移到同一平面内的向量叫做共面向量。 说明：空间任意的两向量都是共面的。 （2）共面向量定理：如果两个向量不共线，与向量共面的条件是存在实数使。 （3）四点共面：若A、B、C、P四点共面<=> <=> 5. 空间向量基本定理：如果三个向量不共面，那么对空间任一向量，存在一个唯一的有序实数组，使。 若三向量不共面，我们把叫做空间的一个基底，叫做基向量，空间任意三个不共面的向量都可以构成空间的一个基底。 推论：设是不共面的四点，则对空间任一点，都存在唯一的三个有序实数，使。 6. 空间向量的直角坐标系： （1）空间直角坐标系中的坐标： 在空间直角坐标系中，对空间任一点，存在唯一的有序实数组，使，有序实数组叫作向量在空间直角坐标系中的坐标，记作，叫横坐标，叫纵坐标，叫竖坐标。 注：①点A（x,y,z）关于x轴的的对称点为(x,-y,-z),关于xoy平面的对称点为(x,y,-z).即点关于什么轴/平面对称，什么坐标不变，其余的分坐标均相反。②在y轴上的点设为(0,y,0),在平面yOz中的点设为(0,y,z) （2）若空间的一个基底的三个基向量互相垂直，且长为，这个基底叫单位正交基底，用表示。空间中任一向量=（x,y,z） （3）空间向量的直角坐标运算律： ①若，，则， ，， ， ， 。 ②若，，则。 一个向量在直角坐标系中的坐标等于表示这个向量的有向线段的终点的坐标减去起点的坐标。 ③定比分点公式：若，，，则点P坐标为。推导：设P（x,y,z）则,显然，当P为AB中点时， ④，三角形重心P坐标为 ⑤ΔABC的五心： 内心P：内切圆的圆心，角平分线的交点。（单位向量） 外心P：外接圆的圆心，中垂线的交点。 垂心P：高的交点：（移项，内积为0，则垂直） 重心P：中线的交点，三等分点（中位线比） 中心：正三角形的所有心的合一。 （4）模长公式：若，， 则， （5）夹角公式：。 ΔABC中①<=>A为锐角②<=>A为钝角，钝角Δ （6）两点间的距离公式：若，， 则， 或 7. 空间向量的数量积。 （1）空间向量的夹角及其表示：已知两非零向量，在空间任取一点，作，则叫做向量与的夹角，记作；且规定，显然有；若，则称与互相垂直，记作：。 （2）向量的模：设，则有向线段的长度叫做向量的长度或模，记作：。 （3）向量的数量积：已知向量，则叫做的数量积，记作，即。 （4）空间向量数量积的性质： ①。②。③。 （5）空间向量数量积运算律： ①。②（交换律）。 ③（分配律）。 ④不满足乘法结合率： 题型一：空间直角坐标系 例1：1．在空间直角坐标系中，点关于轴对称的点的坐标为（       ） A． B． C． D． 2．如图，从 这 6个点中随机选取 3 个点， 则这 3 点与原点 共面的概率为_____. 举一反三 1．(多选)已知空间向量，则下列说法正确的是（       ） A． B．向量与向量共线 C．向量关于轴对称的向量为 D．向量关于平面对称的向量为 2．已知、，则线段中点的坐标是______. 题型二：空间向量加减运算 例2：1．如图，设，，，若，，则（       ） A． B． C． D． 举一反三 1．在长方体中，设，，，若用向量、、表示向量，则____________． 题型三：空间共线向量 例3：1．向量，分别是直线，的方向向量，且，，若，则（       ） A．， B．， C．， D．， 举一反三 1．已知，，，则下列结论正确的是（       ）． A．， B．， C．， D．以上都不对 题型四：空间共面向量 例4：1．已知，，，为空间中四点，任意三点不共线，且，若，，，四点共面，则的值为（       ） A．0 B．1 C．2 D．