内容正文:
高中数学 选择性必修 第一册 B版
课时达标检测(四)
空间向量基本定理
C
课时达标检测(四) 空间向量基本定理
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AB
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0
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90°
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a+b+c
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-e1+e2+e3
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赢在字里行间
基础达标
一、单项选择题
1.已知a,b,c是不共面的三个空间向量,则能构成一组基底的是
( )
A.3a,a-b,a+2b
B.2b,b-2a,b+2a
C.a,2b,b-c
D.c,a+c,a-c
解析 因为对于A,有3a=2(a-b)+a+2b,则3a,a-b,a+2b共面,不能作为基底;同理可判断B,D两项中的向量共面。故选C。
2.在△ABC中,=c,=b,若点D满足=2,若将b与c作为基底,则=
( )
A.b+c
B.c-b
C.b-c
D.b+c
解析 因为=2,所以==2=2(),所以3=2+,所以=+=b+c。
3.正方体ABCD⁃A'B'C'D',O1,O2,O3分别是AC,AB',AD'的中点,以{,,}为基底,=x+y+z,则x,y,z的值是
( )
A.x=y=z=1
B.x=y=z=
C.x=y=z=
D.x=y=z=2
解析 =+=++=++=(+)+(+)+(+)
=++=++,对比=x+y+z,可得x=y=z=1。
4.正方体ABCD⁃A1B1C1D1棱长为2,E,F分别是AB,CC1的中点,则与的数量积为
( )
A.6
B.4
C.-6
D.-4
解析 因为正方体棱长为2,所以·=(++)·(++)=4。
5.已知M,N分别是四面体OABC的棱OA,BC的中点,点P在线段MN上,且MP=2PN,设=a,=b,=c,则=
( )
A.a+b+c
B.a+b+c
C.a+b+c
D.a+b+c
解析 因为=+,=(+),=,=+,=,所以=
+(+)=+=×(+)+=++=a+b+c。
6.如图所示,空间四边形的各边和对角线长均相等,E是BC的中点,那么
( )
A.·<·
B.·=·
C.·>·
D.·与·不能比较大小
解析 易知AE⊥BC,所以·=0,·=(+)·=·()+·=
||||cos 120°-||||cos 120°+||||cos 120°<0。
7.如图,一个结晶体的形状是平行六面体ABCD⁃A1B1C1D1,以顶点A为端点的三条棱长均是1,且它们彼此的夹角都是,则对角线AC1的长度是
( )
A. B.2
C. D.
解析 ||===,故选D。
二、多项选择题
8.在以下四个命题中,是真命题的是
( )
A.三个非零向量a,b,c不能构成空间的一组基底,则a,b,c共面
B.若两个非零向量a,b与任何一个向量都不能构成空间的一组基底,则a,b共线
C.若a,b是两个不共线的向量,而c=λa+μb(λ,μ∈R且λμ≠0),则{a,b,c}构成空间的一组基底
D.共面的三个向量是指在同一平面内的三个向量
解析 A项正确,基底必须不共面;B项正确;C项错误,a,b不共线,当c=λa+μb时,a,b,c共面;由共面向量的定义可知D项错误。故选AB。
三、填空题
9.已知{e1,e2,e3}是空间的一组基底,若λe1+μe2+υe3=0,则λ2+μ2+υ2= 。
解析 因为{e1,e2,e3}是空间的一组基底,所以e1,e2,e3为不共面向量。又因为λe1+μe2+υe3=0,所以λ=μ=υ=0,所以λ2+μ2+υ2=0。
10.在正三棱柱ABC⁃A1B1C1中,若AB=BB1,则与的数量积为 ,所成角的大小为 。
解析 设AB=BB1=a,则·=(+)·(+)=·+·+
·+·=2a2·cos 120°+a2=0,所以⊥,即与所成角的大小为90°。
11.已知空间四边形OABC,如图所示,M是AB的中点,N是CM的中点,用基底{a,b,c}表示,则= 。
解析 =+=(+)+=(a+b)+×(+)=(a+b)+(c-a+c-b)=
a+b+c。
四、解答题
12.如图,在正方体OABC⁃O'A'B'C'中,=a,=b,=c。
(1)用a,b,c表示向量;
(2)设G,H分别是面BB'C'C和面O'A'B'C'的中心,用a,b,c表示。
解 (1)=+=+=b+c-a。
(2)=+=-+=-(+)+(+)=-(a+b+c+b)+(a+b+c+c)=(c-b)。
13.正三棱柱(底面是正三角形的直三棱柱)ABC⁃A1B1C1的各棱长都为2,E,F分别是AB,A1C1的中点,求:
(1)·。
(2)||。
解 设=a,=b,=c。由题意知|a|=|b|=|c|=2,且<a,b>=60°,<a,c>=<b,c>=90°。所以=++=-++=-a+b+c,=+=b+c,
(1)·=·(b+c)=-a·b-a·c+b2+b·c+c·b+c2=-a·b+b2+c2=-×2×2×cos 60°+×22+22=5。
(2)=||2=a2+b2+c2+2-a·b+b·c-a·c=×22+×22+22+2××2×2cos 60°=1+1
+4-1=5,所以||=。
拓广探索
14.已知PA垂直于菱形ABCD所在的平面,M是AB的中点,N是PC上的点,且PN∶NC=2∶1,并且PA=AD,设=e1,=e2,=e3,用e1,e2,e3表示为 。
解析 如图所示,=e1,=e2,=e3,所以{e1,e2,e3}为一组基底,
所以=+=++=++(+)=++
(++)=++=-e1+e2+e3。
15.如图,三棱柱ABC⁃A1B1C1中,M,N分别是A1B,B1C1上的点,且BM=2A1M,C1N=2B1N。设=a,=b,=c。
(1)试用a,b,c表示向量;
(2)若∠BAC=90°,∠BAA1=∠CAA1=60°,AB=AC=AA1=1,求MN的长。
解 (1)=++=++=(c-a)+a+(b-a)=a+b+c。
(2)因为(a+b+c)2=a2+b2+c2+2a·b+2b·c+2a·c=1+1+1+0+2×1×1×+2×1×1×=5,所以|a+b+c|=,所以||=|a+b+c|=,即MN=。
$$