内容正文:
第一章 空间向量与立体几何
第一课时 空间向量及其线性运算
【课标要求】
1.理解空间向量的概念.(难点)
2.掌握空间向量的线性运算.(重点)
3.掌握共线向量定理、共面向量定理及推论的
应用.(重点、难点)
知识点1 空间向量的有关概念
1.空间向量
(1)定义:在空间,具有 和
的量叫做空间向量.
(2)长度或模:空间向量的 .
(3)表示方法
①几何表示法:空间向量用 表示;
②字母表示法:用字母a,b,c,…表示;若向量
a 的 起 点 是 A,终 点 是 B,也 可 记 作:
,其模记为 或 .
2.几类常见的空间向量
名称 方向 模 记法
零向量
单位向量 任意
相反
向量
相等
a的相反向量:
AB
→
的相反向量:
相等向量 相同 a=b
【例1】 (1)给出下列命题:
①若|a|=|b|,则a=b或a=-b;
②若向量a是向量b的相反向量,则|a|=|b|;
③在正方体ABCD-A1B1C1D1中,AC
→
=A1C1
→;
④若空间向量 m,n,p 满足m=n,n=p,则
m=p.
其中正确命题的序号是 .
(2)如图所示,在平行六面体
ABCD-A'B'C'D'中,顶点连
接的向量中,与向量AA'
→
相等
的向 量 有 ;与向量
A'B'
→
相反的向量有 .
(要求写出所有适合条件的向量)
【解析】 (1)对于①,向量a与b 的方向不一
定相同或相反,故①错;对于②,根据相反向
量的定义知|a|=|b|,故②正确;对于③,根
据相等向量的定义知,AC
→
=A1C1
→,故③正确;
对于④,根据相等向量的定义知正确.
(2)根据相等向量的定义知,与向量AA'
→
相等
的向量有BB'
→,CC'
→,DD'
→
.与向量A'B'
→
相反的
向量有B'A'
→,BA
→,CD
→,C'D'
→
.
【答案】 (1)②③④ (2)BB'
→,CC'
→,DD'
→
B'A'
→,BA
→,CD
→,C'D'
→
【练1】 下列关于空间向量的命题中,正确命题
的个数是 ( )
①长度相等、方向相同的两个向量是相等向量;
②平行且模相等的两个向量是相等向量;
③若a≠b,则|a|≠|b|; ④两个向量相等,
则它们的起点与终点相同.
A.0 B.1 C.2 D.3
知识点2 空间向量的线性运算
空间向量的线性运算
(1)向量的加法、减法
空间向
量的运
算
加
法
OB
→
=
=a+b
减
法
CA
→
=
=a-b
加法运
算律
①交换律:a+b=
②结合律:(a+b)+c=
·64·
|假日必刷题·数学|
(2)空间向量的数乘运算
①定义:实数λ与空间向量a的乘积
仍然是一个 ,称为向量的数乘运算.
当λ>0时,λa与向量a方向 ;
当λ<0时,λa与向量a方向 ;
当λ=0时,λa= ;λa 的长度是a
的长度的 倍.
②运算律
a.结合律:λ(μa)= = .
b.分配律:(λ+μ)a= ,λ(a+b)=
.
【例2】 (1)如图所示,在长方
体 ABCD-A1B1C1D1 中,O
为AC 的中点.
①化简:A1O
→
-12AB
→
-12AD
→
= ;
②用AB
→,AD
→,AA1
→
表示OC1
→,则OC1
→
= .
【解】 ①A1O
→
-12AB
→
-12AD
→
=A1D
→
-12
(AB
→
+
AD
→)=A1O
→
-12AC
→
=A1O
→
-AO
→
=A1A
→
.
②OC1
→
=OC
→
+CC1
→
=12
(AB
→
+AD
→)+AA1
→
=
1
2AB
→
+12AD
→
+AA1
→
.
(2)在三棱锥O-ABC 中,OA
→
=a,OB
→
=b,OC
→
=c,D 为BC 的中点,则AD
→
= ( )
A.-a+12b+
1
2c
B.-2a+b+c
C.a+12b+
1
2c
D.a-12b-
1
2c
【解】 依题意得AD
→
=OD
→
-OA
→
=12
(OB
→
+
OC
→)-OA
→
=-a+12b+
1
2c
,故选A.
【练2】 已知空间四边形ABCD,连接AC,BD,
设 M,G 分别是BC,CD 的中点,则MG
→
-AB
→
+AD
→
等于 ( )
A.32DB
→
B.3MG
→
C.3GM
→
D.2MG
→
知识点3 共线向量
(1)定义:表示若干空间向量的有向线段所
在的直线 ,则这些向量叫做
或平行向量.
(2)方向向量:在直线l上取非零向量a,与
向量a 的非零向量称为直线l的方向
向量.
规定:零向量与任意向量平行,即对任意向
量a,都有0∥a.
(3)共线向量定理:对于空间任意两个向量
a,b(b≠0),a∥b的充要条件是存在实数λ 使
.
(4)如图,O 是直线l
上一点,在直线l上取非
零向 量a,则 对 于 直 线l
上任意一点P,由数乘向
量定义及向量共线的充要条件可知,存在实数
λ,使得OP
→
=λa.
【例3】 设e1,e2 是空间两个不共线的向量,已
知AB
→
=e1+ke2,BC
→
=5e1+4e2,DC
→
=-e1-
2e2,且A,B,D 三点共线,实数k= .
【解析】 AD
→
=AB
→
+BC
→
+CD
→
=(e1+ke2)+(5e1
+4e2)+(e1+2e2)=7e1+(k+6)e2.
设AD
→
=λAB
→,则7e1+(k+6)e2=λ(e1+ke2),
所以
λ=7
λk=k+6 ,解得k=1.
【答案】 1
【练3】 已知空间向量a,b,且AB
→
=a+2b,BC
→
=-5a+6b,CD
→
=7a-2b,则一定共线的三
点是 ( )
A.A,B,D B.A,B,C
C.B,C,D D.A,C,D
知识点4 共面向量
(1)定义:平行于 的向量叫做共面
向量.
(2)共面向量定理:若两个向量a,b 不共
线,则向量p 与向量a,b共面的充要条件是存
在唯一的有序实数对(x,y),使 .
(3)空间一点P 位于平面ABC 内的充要条
件:存在有序实数对(x,y),使AP
→
=
或对空间任意一点O,有OP
→
=
.
【例4】 已知A,B,C三点不共线,对平面ABC
外的任一点O,下列条件中能确定点 M 与点
A,B,C一定共面的是 ( )
A.OM
→
=OA
→
+OB
→
+OC
→
B.OM
→
=2OA
→
-OB
→
-OC
→
C.OM
→
=OA
→
+12OB
→
+13OC
→
D.OM
→
=13OA
→
+13OB
→
+13OC
→
·74·
|第二部分 开局之篇·赢定下一学期|
【解析】 由OM
→
=13OA
→
+13OB
→
+13OC
→,
可得3OM
→
=OA
→
+OB
→
+OC
→
⇒OM
→
-OA
→
+OM
→
-OB
→
+OM
→
-OC
→
=0,即AM
→
=-BM
→
-CM
→
.
所以AM
→
与BM
→,CM
→
在一个平面上,即点 M 与
点A,B,C 一定共面.
【答案】 D
【练4】 已知点 M 在平面ABC 内,并且对空间
任意一点O,都有OM
→
=xOA
→
+13OB
→
+13OC
→,
则x的值是 ( )
A.1 B.0
C.3 D.13
解决向量共面的策略
1.若已知点P 在平面ABC 内,则有AP
→
=xAB
→
+yAC
→
或OP
→
=xOA
→
+yOB
→
+zOC
→(x+y+
z=1),然后利用指定向量表示出已知向量,
用待定系数法求出参数.
2.证明三个向量共面(或四点共面),需利用共
面向量定理,证明过程中要灵活进行向量的
分解与合成,将其中一个向量用另外两个向
量来表示.
【例】 如 图,已 知 四 边 形
ABCD 是平行四边形,点
P 是ABCD 所在平面外的
一点,连 接 PA,PB,PC,
PD.设点E,F,G,H 分别为△PAB,△PBC,
△PCD,△PDA 的重心.试用向量方法证明
E,F,G,H 四点共面.
【证明】 分 别 连 接 PE,
PF,PG,PH 并 延 长,交
对边于点 M,N,Q,R,
连接 MN,NQ,QR,RM,
因为点E,F,G,H 分别是
所在三角形的重心,所以 M,N,Q,R 是所在
边的中点,且
PE
→
=23PM
→,PF
→
=23PN
→,PG
→
=23PQ
→,PH
→
=
2
3PR
→
.
由题意知四边形 MNQR 是平行四边形,
所以MQ
→
=MN
→
+MR
→
=(PN
→
-PM
→)+(PR
→
-
PM
→)=32
(PF
→
-PE
→)+32
(PH
→
-PE
→)=32
(EF
→
+
EH
→).
又MQ
→
=PQ
→
-PM
→
=32PG
→
-32PE
→
=32EG
→
.
所以EG
→
=EF
→
+EH
→,由共面向量定理知,E,
F,G,H 四点共面.
◉速记口诀
P,A,B,C四点共面的结论有
(1)存在有序实数对(x,y),使得AP
→
=xAB
→
+yAC
→
.
(2)空间一点P 在平面ABC 内的充要条件
是存在有序实数组(x,y,z)使得OP
→
=xOA
→
+
yOB
→
+zOC
→(其中x+y+z=1).
(3)四点中任意两点的方向向量与另外两
点的方向向量共线,如PA
→
∥BC
→
.
◉解题有法
空间一点P 位于平面MAB 内的充要条件
是存在有序实数对(x,y),使MP
→
=xMA
→
+y
MB
→,满足这个关系式的点都在平面MAB内;反
之,平面 MAB内的任一点都满足这个关系式.
这个充要条件常用于证明四点共面.
1.A,B,C 不共线,对空间任意一点O,若OP
→
=
3
4OA
→
+18OB
→
+18OC
→,则P,A,B,C四点 ( )
A.不共面 B.共面
C.不一定共面 D.无法判断
2.(多选题)如图所示,在正方
体 ABCD-A1B1C1D1 中,
下列各式中运算的结果为
向量AC1
→
的有 ( )
A.(AB
→
+BC
→)+CC1
→
B.(AA1
→
+A1D1
→)+D1C1
→
C.(AB
→
+BB1
→)+B1C1
→
D.(AA1
→
+A1B1
→)+B1C1
→
·84·
|假日必刷题·数学|
3.对于空间中的非零向量AB
→,BC
→,AC
→,有下列
各式:①AB
→
+BC
→
=AC
→;②AB
→
-AC
→
=BC
→;
③|AB
→
|+|BC
→
|=|AC
→
|;④|AB
→
|-|AC
→
|=
|BC
→
|.其中一定不成立的是 .
4.在三棱锥 A-BCD 中,若△BCD 是正三角
形,E为其中心,则化简AB
→
+12BC
→
-32DE
→
-
AD
→
的结果为 .
5.已知四边形 ABCD 为正方形,P 是四边形
ABCD 所在平面外一点,P 在平面ABCD 上
的射影恰好是正方形ABCD 的中心O,Q 是
CD 的中点.求下列各式中x,y的值.
(1)OQ
→
=PQ
→
+xPC
→
+yPA
→;
(2)PA
→
=xPO
→
+yPQ
→
+PD
→
.
第二课时 空间向量的数量积运算
【课标要求】
1.掌握空间向量夹角的概念及表示方法.
2.掌握空间向量的数量积的定义、性质、运算
律及计算方法.(重点)
3.掌握投影向量的概念.(重点)
4.能用向量的数量积解决立体几何问题.(难点)
知识点1 空间向量数量积的运算
1.空间向量的夹角
(1)夹角的定义:已知两个
非零向量a,b,在空间任取
一点O,作OA
→
=a,OB
→
=b,则∠AOB 叫做向
量a,b的夹角,记作 .
(2)夹角的范围:空间任意两个向量的夹角θ
的取值范围是[0,π].特别地,当θ=0时,两
向量同向共线;当θ= 时,两向量反
向共线,所以若a∥b,则<a,b>=0或π;当<a,
b>=π2
时,两向量 ,记作 .
2.空间向量的数量积
(1)定义:已知两个非零向量a,b,则
叫做a,b的数量积,记作a·b.即a·b= .
规定:零向量与任何向量的数量积为
.
(2)常用结论(a,b为非零向量)
①a⊥b⇔ .
②a·a= = .
③cos<a,b>= .
(3)数量积的运算律
数乘向量与
数量积的结合律
(λa)·b=λ =
a·
交换律 a·b=
分配律 a·(b+c)=
【例1】 在正方体 ABCD-A1B1C1D1 中,棱长
为1,则AC
→·AD1
→
等于 ( )
A.0 B.1 C.12 D.-1
·94·
|第二部分 开局之篇·赢定下一学期|
必刷题十八 频率与概率
【刷基础题】
1.CD 对于A,混淆了频率与概率的区别,故A错误;
对于B,混淆了频率与概率的区别,故B错误;
对于C,抛掷骰子100次,得点数是1的结果有18次,则
出现1点的频率是950
,符合频率定义,故C正确;
对于D,频率是概率的估计值,故D正确.
故选:CD.
2.A 因 为 这 句 谚 语 是 提 醒 人 们 需 提 防 小 概 率 事 件.故
选A.
3.ABD 频率是在一次试验中某一事件出现的次数与试
验总数的比值,随某事件出现的次数而变化
概率指的是 某 一 事 件 发 生 的 可 能 程 度,是 个 确 定 的 理
论值
故选:ABD
4.AB 对于A,试验次数越多,频率就会稳定在概率的附
近,故A正确;
对于B,如果骰子均匀,则各点数应该均匀出现,所以根
据结果都是出现1点可以认定这枚骰子质地不均匀,故
B正确.
对于C,中奖概率为 11000
是指买一次彩票,可能中奖的概
率为 1
1000
,不 是 指1000张 这 种 彩 票 一 定 能 中 奖,故 C
错误.
对于D,“明天本市降水概率为70%”指下雨的可能性为
0.7,故D错.
故选:AB.
5.CD A.某人打靶,射击10次,击中6次,那么此人中靶
的频率为0.6,故A错误;
B.买这种彩票是一个随机事件,中奖或者不中奖都有可
能,但事先无法预料,故B错误;
C.根据古典概型的概率公式可知C正确;
D.大量试验后,可以用频率近似估计概率,故D正确.
故选:CD.
6.解析 通过做大量重复试验可以发现,正面朝上的频率都
在0.5附近摆动,故掷一次硬币正面朝上的概率是0.5.
答案 0.5
7.B 出现6点的频率为19100=0.19.
8.解析 样本中白糖质量在497.5g~501.5g之间的有5
袋,所以该自动包装机包装的袋装白糖质量在497.5g
~501.5g之间的频率为520=0.25
,则概率约为0.25.
答案 0.25
9.D 游戏1中,取2个球的所有可能情况为:(黑1,黑2),
(黑1,黑3),(黑2,黑3),(黑1,白),(黑2,白),(黑3,
白).所以甲胜的可能性为0.5,故游戏是公平的;游戏2
中,显然甲胜的可能性为0.5,游戏是公平的;游戏3中,
取2个球的所有可能情况为:(黑1,黑2),(黑1,白1),
(黑2,白1),(黑1,白2),(黑2,白2),(白1,白2).所以
甲胜的可能性为1
3
,游戏是不公平的.故选D.
10.B 由题意得肇事车是甲公司的概率为 1003000+100=
1
31
,是乙公司的概率为 3000
3000+100=
30
31
,可以认定肇事
车为乙公司的车辆较为合理.故选B.
11.解析 根据题中随机数表中的数据,这三天均下雨的
随机数组有431,113,则估计这三天均下雨的概率为220
=0.1.
答案 0.1
12.解析 “种 子 发 芽”这 个 事 件 发 生 的 频 率 为19622000=
0.981;若用户需要该批可发芽的稻谷种100000粒,则
需采购该批稻谷种子100000× 10.981
(粒),故需要购
买该批稻谷种子100000× 10.981÷35000≈3
(千克).
答案 0.981 3
【刷综合题】
13.解 设保护区中天鹅的数量为n,假设每只天鹅被捕到
的可能性是相等的,从保护区中任捕一只,
设事件A={捕到带有记号的天鹅},
则P(A)=200n .
从保护区中捕出150只天鹅,
其中有20只带有记号,
由概率的定义可知P(A)≈20150.
由200
n ≈
20
150
,解得n≈1500,
所以该自然保护区中天鹅的数量约为1500只.
14.解 (1)在容量为30的样本中,不下雨的天数是26,用
频率估计概率,4月份任选一天,该市在该天不下雨的
概率约是26
30=
13
15.
(2)称相邻两个日期为“互邻日期对”(如1日与2日,2
日与3日等),这样在4月份中,前一天为晴天的互邻日
期对有16个,其中后一天不下雨的有14个,所以晴天
的次日不下雨的频率约为14
16=
7
8
,用频率估计概率,运
动会期间不下雨的概率约为7
8.
【刷高考题】
1.C 方法1:设调查的100位学生中阅读过《西游记》的学
生人数为x,则x+80-60=90,解得x=70,
所以该校阅读过《西游记》的学生人数与该校学生总数
比值的估计值为70
100=0.7.
故选C.
方法2:用Venn图表示调查的100位学生中阅读过《西
游记》和《红楼梦》的人数之间的关系如图:
易知调查的100位 学 生 中 阅 读 过《西 游 记》的 学 生 人 数
为70,
所以该校阅读过《西游记》的学生人数与该校学生总数
比值的估计值为70
100=0.7.
故选C.
2.【解析】 x=10×0.97+20×0.98+10×0.9910+20+10 =0.98.
则经停该站高铁列车所有车次的平均正点率的估计值
为0.98.
【答案】 0.98
第二部分 开局之篇·赢定下一学期
第一章 空间向量与立体几何
第一课时 空间向量及其线性运算
【新课学得早】
知识点1
1.(1)大小 方向 (2)大小 (3)有向线段 AB→ |a|
|AB→|
2.任意 0 0 1 相反 -a BA→ 相等
·47·
|假日必刷题·数学|
知识点2
(1)OA→+OC→ OA→-OC→ b+a a+(b+c) (2)λa 向量
相同 相反 0 |λ| μ(λa) (λμ)a λa+μa λa+λb
知识点3
(1)互相平行或重合 共线向量 (2)平行 (3)a=λb
知识点4
(1)同一个平面 (2)p=xa+yb (3)xAB
→+yAC→ OA→+
xAB→+yAC→
练1 B 根据向量的定义,知长度相等、方向相同的两个
向量是相等向量,①正确;平行且模相等的两个向量可
能是相等向量,也可能是相反向量,②不正确;当a=-b
时,也有|a|=|b|,③不正确;只要模相等、方向相同,两
个向量就是相等向量,与向量的起点与终点无关,④不
正确.综上可知只有①正确,故选B.
练2 B MG→-AB→+AD→=MG→-(AB→-AD→)=MG→-DB→
=MG→+BD→=MG→+2MG→=3MG→.
练3 A ∵BD→=BC→+CD→=-5a+6b+7a-2b=2a+4b
=2(a+2b)=2AB→,
∴A,B,D 三点共线,故选A.答案:A.
练4 D 因为OM→=xOA→+13OB
→+13OC
→,且 M,A,B,C
四点共面,所 以 必 有1+ 13 +
1
3 =1
,解 得 x= 13
,故
选D.
【课时勤演练】
1.B ∵34+
1
8+
1
8=1
,
∴点P,A,B,C四点共面.
2.ABCD A中,(AB→+BC→)+CC1→=AC→+CC1→=AC1→;
B中,(AA1
→+A1D1→)+D1C1→=AD1→+D1C1→=AC1→;
C中,(AB→+BB1→)+B1C1→=AB1→+B1C1→=AC1→;
D中,(AA1
→+A1B1→)+B1C1→=AB1→+B1C1→=AC1→.
所以,所给4个式子的运算结果都是AC1
→.
3.解析 根据空间向量的加减法运算,对于①:AB→+BC→=
AC→恒成立;对于③:当AB→,BC→,AC→方向相同时,有|AB→|
+|BC→|=|AC→|;对于④:当BC→,AB→,AC→共线且AB→,AC→方
向相同,|AB→|>|AC→|时,有|AB→|-|AC→|=|BC→|.只有
②一定不成立.
答案 ②
4.解析 如 图,延 长 DE 交 边BC
于点F,
则AB→+12BC
→=AF→,32DE
→+AD→
=AD→+DF→=AF→,故AB→+12BC
→
-32DE
→-AD→=0.
答案 0
5.解:如图所示,
(1)∵OQ→=PQ→-PO→
=PQ→-12(PA
→+PC→)
=PQ→-12PA
→-12PC
→,
∴x=y=-12.
(2)∵PA→+PC→=2PO→,∴PA→=2PO→-PC→.
又∵PC→+PD→=2PQ→,∴PC→=2PQ→-PD→.
从而有PA→=2PO→-(2PQ→-PD→)=2PO→-2PQ→+PD→.
∴x=2,y=-2.
第二课时 空间向量的数量积运算
【新课学得早】
知识点1
1.(1)<a,b> (2)π 垂直 a⊥b
2.(1)|a||b|cos<a,b> |a||b|cos<a,b> 0
(2)a·b=0 |a||a|cos<a,a> |a|2 a
·b
|a||b|
(3)(a·b) (λb) b·a a·b+a·c
知识点2
a·b=0
知识点3
a·b
|a||b|
练1 B 由题意得FG→=12AC
→,所以FG→·AB→=12AC
→·
AB→=12×1×1×cos60°=
1
4.
故选B.
练2 证明 由底面ABCD 为平行四边形,∠DAB=60°,
AB=2AD 知,DA⊥BD,则BD→·DA→=0.
由PD⊥底面ABCD 知,PD⊥BD,则BD→·PD→=0.
又PA→=PD→+DA→,∴PA→·BD→=(PD→+DA→)·BD→=PD→
·BD→+DA→·BD→=0,即PA⊥BD.
练3 解析 不妨设棱长为2,则AB→1=BB1→-BA→,
BM→=BC→+12BB1
→,
cos<AB1
→,BM→>=
(BB1
→-BA→)·(BC→+12BB1
→)
22×5
=0-2+2-0
22×5
=0,故填90°.
答案 90°
【课时勤演练】
1.BD 由于数量积不满足结合律,故 A不正确,由数量积
的性质知B正确,C中,|a|2·b=|b|2·a不一定成立,
D运算正确.
2.AB 如图所示,(AA1
→+AD→+AB→)2=
(AA1
→+A1D1→+D1C1→)2 =AC1→2 =3
AB→2,故A正确;A1C→·(A1B1→-A1A→)
=A1C
→·AB1→=0,故 B正 确;AD1→与
A1B
→
的夹角是D1C
→
与D1A
→
夹角的补角,
而D1C
→
与D1A
→
的夹角为60°,故AD1
→
与A1B
→
的夹角为120°,
故C错误;正方体的体积为|AB→||AA1→||AD→|,故D错
误.综上可知,AB正确.
3.解析 由已知OA→·OB→=OA→·OC→=OB→·OC→=0,
且OG→=OA
→+OB→+OC→
3
,
故OG→·(OA→+OB→+OC→)= 13 (OA
→+OB→+OC→)2=
1
3
(|OA→|2+|OB→|2+|OC→|2)=13(1+4+9)=
14
3.
答案 143
·57·
|参考答案|