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高中数学 选择性必修 第一册 B版
课时达标检测(二)
空间向量的数量积
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课时达标检测(二) 空间向量的数量积
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-2e
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基础达标
一、单项选择题
1.若空间向量a与b不共线,a·b≠0,且c=a-b,则向量a与c的夹角为
( )
A.0
B.
C.
D.
解析 因为a·c=a·a-b=a·a-a·b=0,所以a⊥c,故选D。
2.已知空间向量a,b,c两两夹角均为60°,其模都为1,则|a-b+2c|=
( )
A.
B.5
C.6
D.
解析 已知向量a,b,c两两之间的夹角都为60°,其模都为1,则有a2=b2=c2=1,且a·b=b·c=a·c
=1×1×cos 60°=,所以|a-b+2c|==
==。故选A。
3.在空间四边形ABCD中,·+·+·=
( )
A.-1
B.0
C.1
D.不确定
解析 如图,令=a,=b,=c,则·+·+·=
a·(c-b)+b·(a-c)+c·(b-a)=a·c-a·b+b·a-b·c+c·b-c·a=0。
4.若空间向量m垂直于向量a和b,向量n=λa+μb(λ,μ∈R且λ,μ≠0),则
( )
A.m∥n
B.m⊥n
C.m不平行于n,m也不垂直于n
D.以上三种情况都有可能
解析 由题意知m⊥a,m⊥b,则m·a=0,m·b=0。因为m·n=m·(λa+μb)=λm·a+μm·b=0,所以m⊥n。
5.如图所示,在三棱锥A⁃BCD中,DA,DB,DC两两垂直,且DB=DC,E为BC的中点,则·= ( )
A.0
B.1
C.2
D.3
解析 因为·=(+)·()=(+)·()=(-
2+)·()=··+·+·,又易知·=0,·=0,·=0,||=||,所以·=0,故选A。
6.已知非零向量m,n满足4|m|=3|n|,cos<m,n>=,若n⊥(tm+n),则实数t的值为
( )
A.4
B.-4
C.
D.-
解析 由4|m|=3|n|,可设|m|=3k,则|n|=4k(k>0)。因为n⊥(tm+n),所以n·(tm+n)=n·tm+n2
=t|m||n|cos<m,n>+n2=t×3k×4k×+(4k)2=4tk2+16k2=0,解得t=-4。故选B。
二、多项选择题
7.已知矩形ABCD,PA⊥平面ABCD,则以下等式中一定成立的是
( )
A.·=0
B.·=0
C.·=0
D.·=0
解析 由题意得四边形ABCD为矩形,且PA⊥平面ABCD,则AD⊥PB,AB⊥PD,PA⊥CD,故选项A中,·=0正确;选项C中,·=0正确;选项D中,·=0正确;而选项B只有四边形ABCD为正方形时才正确。故选ACD。
8.设a,b为空间的非零向量,下列各式正确的有
( )
A.a2=|a|2
B.=
C.(a·b)2=a2·b2
D.(a-b)2=a2-2a·b+b2
解析 由数量积的性质和运算律可知A,D两项是正确的。
三、填空题
9.长为4的向量a与单位向量e的夹角为,则向量a在向量e上的投影为 ,a在e上的投影的数量为 。
解析 如右图,向量a在向量e上的投影为=-2e,a在e上的投影的数量为|a|cosπ=-2。
10.已知空间中四点A,B,E,C,若·=·,则 。(填“⊥”“∥”或“=”)
解析 ·=·,则·()=·=0。所以⊥。
11.已知|a|=13,|b|=19,|a+b|=24,则|a-b|= 。
解析 利用|a+b|2+|a-b|2=2(|a|2+|b|2)可得|a-b|2=484,故|a-b|=22。
四、解答题
12.设θ=<a,b>=120°,|a|=3,|b|=4。
求:(1)a·b;(2)a2与b2;(3)(3a-2b)·(a+2b)。
解 (1)a·b=3×4×cos 120°=-6。
(2)a2=|a|2=9,b2=|b|2=16。
(3)(3a-2b)·(a+2b)=3|a|2-4|b|2+4a·b=3×32-4×42+4×(-6)=27-64-24=-61。
13.如图所示,在棱长为1的正四面体ABCD中,E,F分别是AB,AD的中点,求:
(1)·的值;
(2)·的值;
(3)·的值。
解 (1)·=·=||·||·cos<,>=cos 60°=。
(2)·=·=||2=。
(3)·=·()=··=||||cos<,>-||||cos<,>=cos 60°-cos 60°=0。
拓广探索
14.已知e1,e2是夹角为60°的两个单位向量,则a=e1+e2与b=e1-2e2的夹角是
( )
A.60°
B.120°
C.30°
D.90°
解析 由题意得a·b=(e1+e2)·(e1-2e2)=-e1·e2-2=1-1×1×-2=-,|a|==
===,|b|=====。所以cos<a,b>===-。所以<a,b>=120°。
15.如图,在四棱锥P⁃ABCD中,底面为直角梯形,AD∥BC,
∠BAD=90°,PA⊥底面ABCD,且PA=AD=AB=2BC=2,M,N分别为PC,PB的中点。
(1)求证:PB⊥DM;
(2)求||,||及·。
解 (1)证明:结合题图知,=,=(+)=+=
+,则·=()·+=||2-||2=0,故PB⊥DM。
(2)由于=,=+,则||2=||2=-2·+=8,||2=
=||2+2·+||2=5,故||=2,||=,·=+·
()==2。
$$