内容正文:
专题04 空间向量与立体几何
考点01 空间向量的线性运算 1
考点02 空间向量共面定理 5
考点03 空间向量的数量积运算 7
考点04 空间向量坐标运算 9
考点05 空间向量研究平行与垂直 12
考点06 空间向量求点到直线与点到平面的距离 17
考点07 空间向量求线面角 20
考点08 空间向量求二面角 21
考点09 空间向量中的存在性问题 25
考点10 空间向量中的最值问题 27
考点01 空间向量的线性运算
1.(24-25高二下·江苏南京·期末)在三棱锥中,,,,且,,则等于( )
A. B.
C. D.
2.(24-25高二上·浙江台州·期中)向量与共线,且方向相同,则 .
3.(24-25高二上·江西抚州·期末)如图,三棱锥中,,,,且,,则( )
A. B.
C. D.
4.(24-25高二上·辽宁丹东·期末)在四面体中,,,,点满足,为的中点,且,则( )
A. B. C. D.
5.(24-25高二上·北京昌平·期末)已知四面体中,设,,,为的中点,为的中点,则用向量可表示为( )
A. B.
C. D.
考点02 空间向量共面定理
6.(24-25高二上·浙江杭州·期末)已知M,A,B,C为空间中四点,任意三点不共线,且,若M,A,B,C四点共面,则的值为( )
A.0 B.1 C.2 D.3
7.(24-25高三上·广东深圳·月考)在三棱锥中,与中点分别为,点为中点.若在上满足,在上满足,平面交于点,且,则 .
8.(24-25高二上·天津·月考)在四面体中,空间的一点满足,若、、、四点共面,则( )
A. B. C. D.
9.(21-22高二上·福建厦门·期中)已知动点在所在平面内运动,若对于空间中不在平面上的任意一点,都有,则实数的值为( )
A.0 B.2 C. D.
10.(23-24高二上·山东枣庄·月考)如图,在正方体中,点M是上靠近点C的三等分点,点N满足,若N为AM与平面的交点,则t=( )
A. B. C. D.
考点03 空间向量的数量积运算
11.(25-26高二上·北京·期中)如图,在平行六面体中,,,则( )
A. B.8 C.-4 D.4
12.(25-26高二上·江苏南通·期中)如图,在棱长为2的正四面体中,已知是线段的中点,点在线段上,且.
(1)用向量表示;
(2)求;
(3)求向量与夹角的余弦值.
13.(22-23高二上·湖北咸宁·期末)如图所示,在棱长均为2的平行六面体中,,点M为与的交点,则的长为 .
14.(24-25高二下·福建宁德·期末)在三棱锥中,,,两两垂直,且,为的中点,为的中点,若为该三棱锥外接球上的一点,则的最大值为( )
A. B. C. D.
15.(24-25高二下·上海闵行·期末)已知正四面体的棱长为,空间中的动点满足,则的取值范围是 .
考点04 空间向量坐标运算
16.(22-23高二上·河南平顶山·月考)已知向量,.
(1)求的值;
(2)求向量与夹角的余弦值.
17.(23-24高二上·广东东莞·月考)已知,,,若共面,则实数的值为( )
A. B. C. D.
18.【多选题】(22-23高二上·浙江温州·期末)已知空间向量,,下列说法正确的是( )
A.若,则
B.若,则
C.若在上的投影向量为,则
D.若与夹角为锐角,则
19.(24-25高一下·吉林长春·期末)求解回答以下问题
(1)已知向量,若,求的值;
(2)已知向量,求上的投影向量.
20.(24-25高一下·重庆·期末)如图,在棱长为2的正方体中,M为棱的中点,点Q在底面正方形内运动,满足,则点Q的轨迹长度为( ).
A. B. C. D.
考点05 空间向量研究平行与垂直
21.(25-26高二上·福建·月考)九章算术是我国古代的数学名著,书中将底面为矩形,且有一条侧棱垂直于底面的四棱锥称为阳马.如图,在阳马中,平面,底面是正方形,,分别为,的中点,点在线段上,与交于点,,若平面,则( )
A. B. C. D.
22.(24-25高一下·黑龙江·期末)已知平面的一个法向量为,平面的一个法向量为,若,则( )
A. B.1 C.2 D.4
23.(24-25高二上·浙江绍兴·期末)如图,在三棱柱中,底面,,,,为的中点, 为侧棱上的动点.
(1)求证:平面平面;
(2)试判断是否存在,使得直线.若存在,求的长;若不存在,请说明理由.
24.(24-25高三上·广东深圳·期末)已知正方体的棱长为3,点是侧面上的一个动点(含边界),点在棱上,且,当与垂直时,点的运动轨迹长度为 .
25.(24-25高二上·北京平谷·期末)如图,正方体中,、分别是、上的中点,是上的动点.下列结论错误的是( )
A.存在点,使得平面
B.
C.平面截正方体所得截面为等腰梯形
D.平面平面
考点06 空间向量求点到直线与点到平面的距离
26.(24-25高二上·辽宁·月考)在空间直角坐标系中,直线经过点,且其方向向量,则点到直线的距离为( )
A. B.
C.3 D.
27.(25-26高二上·河北保定·月考)如图,在正四棱台中,分别是棱的中点.若正四棱台的体积是28,则点E到直线的距离是( )
A. B. C. D.
28.(25-26高三上·上海松江·期末)已知四棱锥的底面是直角梯形,,,,是边长为2的正三角形,侧面底面ABCD.
(1)证明:;
(2)求点到平面的距离.
29.(25-26高二上·北京·期中)在三棱锥中,,,,则点P到平面的距离为( )
A. B. C. D.
30.(25-26高二上·山西太原·月考)如图,且,,且,且,平面,...
(1)若为的中点,为的中点,求证:平面;
(2)求点到线段的距离.
考点07 空间向量求线面角
31.(24-25高二下·广东湛江·期末)如图,已知四棱锥,底面,圆为底面的外接圆,是直径,,.
(1)求证:平面平面;
(2)求直线与平面所成的角的正弦值.
32.(25-26高二上·陕西榆林·期中)如图,正方体的棱长为2,,分别是棱,的中点,过作平面,使得,以为原点,建立如图所示的空间直角坐标系,则直线与平面所成角的正弦值为( )
A. B. C. D.
33.(2025高二上·全国·专题练习)正多面体被古希腊圣哲认为是构成宇宙的基本元素,加上它们的多种变体,一直是科学、艺术、哲学灵感的源泉之一.如图,该几何体是一个高为4的正八面体,G为的中点,则异面直线与平面所成角的正弦值为( )
A. B. C. D.
34.(24-25高二上·安徽黄山·期末)如图,在四棱锥中,平面,,,,,为中点.
(1)求证:平面;
(2)求三棱锥的外接球的体积;
(3)线段上(不含端点)是否存在点,使得与平面所成角为?若存在,确定点的位置;若不存在,请说明理由.
35.(24-25高二下·河南洛阳·期末)如图,在四棱锥P-ABCD中,平面平面ABCD,底面ABCD是边长为2的菱形,,,E是BC的中点,点Q在侧棱PC上.
(1)求证:;
(2)是否存在点Q,使DC与平面DEQ所成角的正弦值为,若存在,求的值;若不存在,请说明理由.
考点08 空间向量求二面角
36.(2025·河北保定·二模)如图,在四棱锥中,底面为直角梯形,,,平面为棱上的动点.
(1)当为棱的中点时,证明:平面;
(2)若,求平面与平面夹角的余弦值.
37.(25-26高二上·四川南充·期中)如图1,在平行四边形中,,,如图2,沿将折起到的位置,使得点到点的距离为,则二面角的余弦值为( )
A. B. C. D.
38.(25-26高二上·陕西商洛·期中)如图,已知直三棱柱,,,为的中点.
(1)求点到平面的距离.
(2)求二面角的余弦值.
39.(25-26高二上·湖北孝感·月考)如图,在四棱锥中,平面,,,,,点是四边形内部的一点,且平面与平面的夹角为,则点的轨迹的长度为( )
A. B. C. D.
40.(25-26高二上·陕西西安·月考)如图1,在梯形ABCD中,,,.将沿BD折起到的位置,如图2,记二面角的平面角为.
(1)若,求PB与平面PCD所成角的余弦值;
(2)若,求平面PBC与平面PCD夹角的余弦值;
(3)若点B到平面PCD的距离为,求.
考点09 空间向量中的存在性问题
41.(25-26高二上·云南·月考)如图,在四棱锥中,是边长为4的等边三角形,底面四边形为菱形,,平面平面,为棱的中点,记平面和平面的交线为.
(1)求证:;
(2)求点到平面的距离;
(3)在线段(不含端点)上是否存在一点,使得直线与平面所成角的正弦值为?若存在,求的位置;若不存在,请说明理由.
42.(25-26高二上·陕西咸阳·月考)如图,在多面体中,平面平面四边形为平行四边形, 为的中点.
(1)求证:;
(2)求点到平面的距离;
(3)在线段上是否存在一点使得平面与平面的夹角的余弦值为?若存在,求的值;若不存在,请说明理由.
43.(24-25高二上·广东·期末)如图,在三棱锥中,,,是线段上的点.
(1)求证:平面平面;
(2)若为线段的中点,求直线与平面所成角的正弦值;
(3)若平面,为垂足,直线与平面的交点为,当三棱锥体积最大时,求的长.
44.(24-25高二上·海南海口·期末)在四棱锥中,底面是边长为的正方形,平面底面,.点分别是棱的中点.
(1)求证:;
(2)设平面平面,求直线与平面所成角的余弦值;
(3)若点分别是棱的中点,平面与棱的交点为,则在线段上是否存在一点,使得,若存在,求的长;若不存在,请说明理由.
45.(24-25高二上·山东·月考)如图,在四棱锥中,平面平面 为棱的中点.
(1)证明: 平面;
(2)若,
(i)求二面角的余弦值;
(ii)在棱上是否存在点,使得点到平面的距离是?若存在,求出的长;若不存在,说明理由.
考点10 空间向量中的最值问题
46.(24-25高二下·甘肃酒泉·期末)如图,在长方体中,,点E在棱AB上移动,点F是棱BC的中点.
(1)求证:;
(2)当E为AB中点时,求直线EF到平面的距离;
(3)当AE等于何值时,平面与平面所成的角最小?
47.(24-25高二下·云南丽江·期末)如图,在直三棱柱中,,分别是,的中点.
(1)求证:平面;
(2)若且,求平面与平面所成锐二面角余弦值的取值范围.
48.【多选题】(25-26高二上·浙江杭州·期中)棱长为2的正方体中,点在棱上运动,点是棱的中点,则下列说法正确的是( )
A.若是棱的中点,则 平面
B.存在点使
C.若与平面所成的角记为,则
D.点到直线的距离最小值为
49.(25-26高二上·云南文山·月考)长方体中,,,为侧面内的一个动点,且,记与平面所成的角为,则的最大值为( )
A. B. C. D.
50.【多选题】(24-25高二下·湖北荆门·期末)如图,在棱长为2的正方体中,点O为线段的中点,且点P满足(,),则下列说法正确的是( )
A.若平面,则最小值为
B.若平面,则,
C.若,则P到平面的距离为
D.若,时,直线与平面所成角为,则
33 / 35
学科网(北京)股份有限公司
学科网(北京)股份有限公司
学科网(北京)股份有限公司
学科网(北京)股份有限公司
学科网(北京)股份有限公司
$
专题04 空间向量与立体几何
考点01 空间向量的线性运算 1
考点02 空间向量共面定理 5
考点03 空间向量的数量积运算 7
考点04 空间向量坐标运算 9
考点05 空间向量研究平行与垂直 12
考点06 空间向量求点到直线与点到平面的距离 17
考点07 空间向量求线面角 20
考点08 空间向量求二面角 21
考点09 空间向量中的存在性问题 25
考点10 空间向量中的最值问题 27
考点01 空间向量的线性运算
1.(24-25高二下·江苏南京·期末)在三棱锥中,,,,且,,则等于( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】利用空间向量的线性运算,分析即得解.
【详解】
由题意,.
故选:D.
2.(24-25高二上·浙江台州·期中)向量与共线,且方向相同,则 .
【答案】14
【分析】根据共线得到等式,计算即可求得结果.
【详解】因为向量与共线,且方向相同,
所以,则,
得到,解得,,
所以,
故答案为:.
3.(24-25高二上·江西抚州·期末)如图,三棱锥中,,,,且,,则( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】利用空间向量的运算法则求解即可.
【详解】如图所示:
.
故选:C.
4.(24-25高二上·辽宁丹东·期末)在四面体中,,,,点满足,为的中点,且,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】利用空间向量的线性运算计算即可.
【详解】由题意
,
所以,解得,
故选:B
5.(24-25高二上·北京昌平·期末)已知四面体中,设,,,为的中点,为的中点,则用向量可表示为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【分析】根据空间向量的线性运算的几何表示可得.
【详解】
如图,,
故选:A
考点02 空间向量共面定理
6.(24-25高二上·浙江杭州·期末)已知M,A,B,C为空间中四点,任意三点不共线,且,若M,A,B,C四点共面,则的值为( )
A.0 B.1 C.2 D.3
【答案】A
【分析】利用共面向量定理的推论求解即可.
【详解】依题意,,所以.
故选:A
7.(24-25高三上·广东深圳·月考)在三棱锥中,与中点分别为,点为中点.若在上满足,在上满足,平面交于点,且,则 .
【答案】
【分析】利用向量的线性运算,结合四点共面,即可得到结果.
【详解】
由题意得,,
∵,,,∴,,,
∴,
∵点四点共面,
∴,解得.
故答案为:.
【点睛】关键点点睛:解决本题的关键是根据空间向量的线性运算得到,利用四点共面可知,即可得到的值.
8.(24-25高二上·天津·月考)在四面体中,空间的一点满足,若、、、四点共面,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】根据给定条件,利用空间向量的共面向量定理的推论列式计算即得.
【详解】在四面体中,不共面,
而
则
所以
故选:D
9.(21-22高二上·福建厦门·期中)已知动点在所在平面内运动,若对于空间中不在平面上的任意一点,都有,则实数的值为( )
A.0 B.2 C. D.
【答案】B
【分析】由三点共面得到系数之和为,从而解出的值.
【详解】因为,动点在所在平面内运动,所以,解得.
故选:B.
10.(23-24高二上·山东枣庄·月考)如图,在正方体中,点M是上靠近点C的三等分点,点N满足,若N为AM与平面的交点,则t=( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】根据给定条件,利用空间共面向量定理的推论列式计算即得.
【详解】在正方体中,由点M是上靠近点C的三等分点,
得,于是,
由N为AM与平面的交点,得点共面,则,所以.
故选:C
考点03 空间向量的数量积运算
11.(25-26高二上·北京·期中)如图,在平行六面体中,,,则( )
A. B.8 C.-4 D.4
【答案】C
【分析】根据空间向量加法的运算性质,结合空间向量数量积的运算性质和定义进行求解即可.
【详解】因为,,
所以
.
故选:C.
12.(25-26高二上·江苏南通·期中)如图,在棱长为2的正四面体中,已知是线段的中点,点在线段上,且.
(1)用向量表示;
(2)求;
(3)求向量与夹角的余弦值.
【答案】(1)
(2)
(3)
【分析】(1)根据向量的线性运算法则,准确化简、运算,即可求解;
(2)利用向量的模与数量积的关系求解即可;
(3)利用向量的夹角公式计算即可求解.
【详解】(1)
;
(2)
(3)因为,
所以
.
.
由正四面体的棱长为2,可得,
所以.
13.(22-23高二上·湖北咸宁·期末)如图所示,在棱长均为2的平行六面体中,,点M为与的交点,则的长为 .
【答案】
【分析】可以通过向量的加法将表示为其他向量的和,再利用向量的模长公式来求解.
【详解】根据向量加法三角形法则得到,,
即,即,展开得到,
,
运用数量积公式计算得到.
因为,所以.
故答案为:.
14.(24-25高二下·福建宁德·期末)在三棱锥中,,,两两垂直,且,为的中点,为的中点,若为该三棱锥外接球上的一点,则的最大值为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】由题意设为为中点,,故问题转换为求的最大值即可.
【详解】
设三棱锥的外接球的球心为,
,,两两垂直,且,则;
三棱锥的外接球的半径为
为的中点,为的中点,,设为为中点,则
, ,
要使取到最大值,则必须达到最大,则、、三点要共线,
且满足,故
故选:D.
15.(24-25高二下·上海闵行·期末)已知正四面体的棱长为,空间中的动点满足,则的取值范围是 .
【答案】
【分析】根据向量的线性运算可得,即可得,再利用转化法可得向量数量积.
【详解】
如图所示,设中心为,则平面,
则,
即,即,
所以点在以为球心,为半径的球上,
由已知正四面体的棱长为,
则,,
则
,
故答案为:.
考点04 空间向量坐标运算
16.(22-23高二上·河南平顶山·月考)已知向量,.
(1)求的值;
(2)求向量与夹角的余弦值.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)根据向量模的坐标表示求解;
(2)根据向量夹角的坐标表示求解.
【详解】(1),,
,,
.
(2)设与的夹角为,则,
,,
,,
,
,
向量与夹角的余弦值为.
17.(23-24高二上·广东东莞·月考)已知,,,若共面,则实数的值为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】依题意可得,从而得到方程组,解得即可.
【详解】因为,,,且共面,
则存在实数满足,即,
所以,解得.
故选:B
18.【多选题】(22-23高二上·浙江温州·期末)已知空间向量,,下列说法正确的是( )
A.若,则
B.若,则
C.若在上的投影向量为,则
D.若与夹角为锐角,则
【答案】ABD
【分析】对于A,结合向量垂直的性质即可求解;对于B,结合向量的四则运算即可求解;对于C,利用投影的几何意义即可求解; 对于D,根据向量的夹角公式即可求解.
【详解】对于A, , ,
又,,
即,
解得,故A正确,
对于B, ,
,
,解得,故B正确,
对于C,在上的投影向量为,即,
代入坐标化简可得,
故,无解,故C错误,
对于D, 与夹角为锐角,
,解得,
且与不共线,即,解得,
则与夹角为锐角,解得,故D正确.
故选:ABD.
19.(24-25高一下·吉林长春·期末)求解回答以下问题
(1)已知向量,若,求的值;
(2)已知向量,求上的投影向量.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)由平面向量平行及坐标表示即可运算求解;
(2)利用空间向量的投影公式即可求解.
【详解】(1)由题意可得,由,
可得,解得:,
故的值为;
(2)由题意可得上的投影向量为,
故得上的投影向量为.
20.(24-25高一下·重庆·期末)如图,在棱长为2的正方体中,M为棱的中点,点Q在底面正方形内运动,满足,则点Q的轨迹长度为( ).
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】根据给定条件,建立空间直角坐标系,借助空间向量数量积确定点Q的轨迹即可.
【详解】
以为原点建立如图所示的空间直角坐标系,则,
设,则,
由,得,整理得,
所以点Q的轨迹是以点为圆心,1为半径的圆,此圆在正方形内部,
所以点Q的轨迹长度为.
故选:C.
考点05 空间向量研究平行与垂直
21.(25-26高二上·福建·月考)九章算术是我国古代的数学名著,书中将底面为矩形,且有一条侧棱垂直于底面的四棱锥称为阳马.如图,在阳马中,平面,底面是正方形,,分别为,的中点,点在线段上,与交于点,,若平面,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】以点为坐标原点,,,的方向分别为,,轴的正方向建立空间直角坐标系,求出平面的法向量,设,由求出a即可.
【详解】∵平面,平面,
∴,,又底面是正方形,
∴,则两两垂直,
以点为坐标原点,,,的方向分别为,,轴的正方向建立空间直角坐标系,
由,,分别为,的中点,
则,
设平面的法向量为,则,
令,得,设,则,
∵平面,
∴,则,即,
解得,故.
故选:D.
22.(24-25高一下·黑龙江·期末)已知平面的一个法向量为,平面的一个法向量为,若,则( )
A. B.1 C.2 D.4
【答案】B
【分析】根据向量垂直的性质,两个垂直向量的数量积为,由此可列出关于的方程,进而求解的值.
【详解】已知,
所以
解得:
故选:B.
23.(24-25高二上·浙江绍兴·期末)如图,在三棱柱中,底面,,,,为的中点, 为侧棱上的动点.
(1)求证:平面平面;
(2)试判断是否存在,使得直线.若存在,求的长;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)证明见解析
(2)存在,
【分析】(1)由条件证明,,结合线面垂直判定定理证明平面,再由面面垂直判定定理证明结论;
(2)建立空间直角坐标系,设,求向量,的坐标,由条件列方程求即可.
【详解】(1)在三棱柱中,底面,平面,
,
,为的中点,
,
, 平面,
平面,
平面,
平面平面;
(2)以为原点,为轴,为轴,为轴,建立空间直角坐标系,如图所示,
,,,
设,则,,,
若,则,解得,
所以存在,使得直线,此时.
24.(24-25高三上·广东深圳·期末)已知正方体的棱长为3,点是侧面上的一个动点(含边界),点在棱上,且,当与垂直时,点的运动轨迹长度为 .
【答案】
【分析】建系标点,设,根据垂直关系可得轨迹方程,进而可得轨迹长度.
【详解】以为坐标原点,分别为,建立空间直角坐标系,
则,设,
可得,
因为,则,
整理可得,即点的轨迹方程为,
令,则;令,则;
可知点的轨迹即为点与两点之间的线段,
所以轨迹长度为.
故答案为:.
25.(24-25高二上·北京平谷·期末)如图,正方体中,、分别是、上的中点,是上的动点.下列结论错误的是( )
A.存在点,使得平面
B.
C.平面截正方体所得截面为等腰梯形
D.平面平面
【答案】B
【分析】通过建立空间直角坐标系,设正方体的棱长为2,写出相关点的坐标,求得相关向量的坐标,利用空间向量的相关运算即可判断线面、线线以及面面之间的位置关系,逐一判断A,B,D项,对于C,只需通过作截面,说理计算即可判断.
【详解】
如图建系,设正方体的棱长为2.
对于A,易得,
因是的中点,故,点在上,设,
则,
平面的法向量可取为,
由,解得,即存在,使得平面,
此时,点恰为的中点,故A正确;
对于B,由上建系,则,
由,可知与不垂直,故B错误;
对于C,如图,取的中点为,连接,易得,
因,则得,故有,则,
又平面平面,平面平面,
故即为平面与平面的截线,
又,故平面截正方体所得截面为等腰梯形,故C正确;
对于D,由上建系,因为的中点,则,,
设平面的法向量为,
则,故可取,
又,
设平面的法向量为,
则,故可取,
由,可得,
故平面平面,即D正确.
故选:B.
考点06 空间向量求点到直线与点到平面的距离
26.(24-25高二上·辽宁·月考)在空间直角坐标系中,直线经过点,且其方向向量,则点到直线的距离为( )
A. B.
C.3 D.
【答案】D
【分析】由点到直线的距离的向量公式即可求解.
【详解】由题意可得与同向的单位向量
点到直线的距离.
故选:D
27.(25-26高二上·河北保定·月考)如图,在正四棱台中,分别是棱的中点.若正四棱台的体积是28,则点E到直线的距离是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】以O为坐标原点,的方向分别为x,y,z轴的正方向,建立空间直角坐标系.利用空间向量法求出点到直线的距离即可.
【详解】设正方形的中心分别为,棱的中点为H,连接,易证两两垂直,
则以O为坐标原点,的方向分别为x,y,z轴的正方向,建立如图所示的空间直角坐标系.
因为正四棱台的体积是28,所以,
即,解得,则,
所以,故点E到直线的距离.
故选:C
28.(25-26高三上·上海松江·期末)已知四棱锥的底面是直角梯形,,,,是边长为2的正三角形,侧面底面ABCD.
(1)证明:;
(2)求点到平面的距离.
【答案】(1)证明见解析
(2)
【分析】(1)建立空间直角坐标系,利用空间向量证明线线垂直.
(2)利用空间向量求点到平面的距离.
【详解】(1)取中点,中点,连接,.
因为为等边三角形,所以,
又平面平面,平面平面,平面,
所以平面.
平面,所以,
又底面是直角梯形,,所以.
又分别为,中点,所以,所以.
所以两两垂直.
故以为原点,建立如图空间直角坐标系,
因为,所以,,,.
所以,.
因为.
所以,所以.
(2)由(1)得,,,.
设平面的一个法向量为,
则 ,令,可得.
所以点到平面的距离为:.
29.(25-26高二上·北京·期中)在三棱锥中,,,,则点P到平面的距离为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】求出平面的法向量,利用点到平面的距离公式求解即可.
【详解】因,,,
设平面的法向量为,
则,故可取,
所以点P到平面的距离为;
故选:C
30.(25-26高二上·山西太原·月考)如图,且,,且,且,平面,...
(1)若为的中点,为的中点,求证:平面;
(2)求点到线段的距离.
【答案】(1)证明见解析
(2)
【分析】(1)以为坐标原点,建立空间直角坐标系,求出平面的法向量,再利用空间位置关系的向量证明推理即得.
(2)利用空间点到直线的距离公式计算即可.
【详解】(1)由,平面,得直线两两垂直,
以为坐标原点,直线分别为轴建立空间直角坐标系,
则,
,
设平面的法向量为,则,令,得,
显然,即,而直线平面,
所以平面.
(2)由(1)知,
所以点到直线的距离.
考点07 空间向量求线面角
31.(24-25高二下·广东湛江·期末)如图,已知四棱锥,底面,圆为底面的外接圆,是直径,,.
(1)求证:平面平面;
(2)求直线与平面所成的角的正弦值.
【答案】(1)证明见解析
(2)
【分析】(1)由线面垂直得出线线垂直,利用圆的性质得出线线垂直,进而得出线面垂直,进而证明面面垂直;
(2)利用垂直关系建立空间直角坐标系,结合已知条件得出相关点坐标和向量坐标,求出平面法向量,利用直线所在向量与平面法向量夹角的余弦值得出线面角的正弦值.
【详解】(1) 底面,底面,
,
又圆为底面的外接圆,是直径,
,
,平面,,
平面,
平面,
平面平面.
(2)以为坐标原点,建立下图所示空间直角坐标系,
由,得,
,
,,,
设平面的一个法向量为,
,,
设直线与平面所成角为,,
,
直线与平面所成的角的正弦值为.
32.(25-26高二上·陕西榆林·期中)如图,正方体的棱长为2,,分别是棱,的中点,过作平面,使得,以为原点,建立如图所示的空间直角坐标系,则直线与平面所成角的正弦值为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】求出相关点的坐标和相关平面的法向量,再利用空间向量的夹角公式计算即得.
【详解】因正方体的棱长为2,由图易得:
,,,,,
而,分别是棱,的中点,可得,,
则,,设平面的法向量为,
依题意在平面上,所以,则,
因为,所以,则,
令,,,故,
而,设直线与平面所成角为,
可得,故C正确.
故选:C
33.(2025高二上·全国·专题练习)正多面体被古希腊圣哲认为是构成宇宙的基本元素,加上它们的多种变体,一直是科学、艺术、哲学灵感的源泉之一.如图,该几何体是一个高为4的正八面体,G为的中点,则异面直线与平面所成角的正弦值为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】连接交于点,连接,建系标点,求直线的方向向量和平面的法向量,利用空间向量求线面夹角.
【详解】连接交于点,连接,
因为该几何体是一个高为4的正八面体,
所以,,,
设棱长为,则,,
所以在中,,即,解得,
以所在直线为轴,建立如图所示空间直角坐标系,
则,
所以,平面的法向量为,
设直线与平面所成的角为,
所以.
故选:A.
34.(24-25高二上·安徽黄山·期末)如图,在四棱锥中,平面,,,,,为中点.
(1)求证:平面;
(2)求三棱锥的外接球的体积;
(3)线段上(不含端点)是否存在点,使得与平面所成角为?若存在,确定点的位置;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)证明见解析;
(2);
(3)存在为靠近的处或中点,满足要求.
【分析】(1)若是的中点,连接,易得四边形为平行四边形,则,再由线面平行的判定证明结论;
(2)首先注意是长宽高分别为的长方体的一部分,再求出外接球的半径,即可求球体的体积;
(3)构建合适的空间直角坐标系,标出相关点坐标并设且,再求出与平面的方向向量、法向量,应用向量法求线面角得到方程,即可得结论.
【详解】(1)若是的中点,连接,又为中点,则,,
由且,所以,,
所以四边形为平行四边形,则,
平面,平面,则平面;
(2)由平面,即平面,平面,则
由,,则, 且都在平面内,
所以平面,易知是长宽高分别为的长方体的一部分,
所以为长方体的体对角线,且与该长方体的外接球重合,故,
所以外接球半径,则外接球的体积为;
(3)构建如上图示的空间直角坐标系,则且,
所以,
若是平面的一个法向量,则,取,则,
由与平面所成角为,则,
所以,可得,可得或,
综上,存在为靠近的处或中点时,与平面所成角为.
35.(24-25高二下·河南洛阳·期末)如图,在四棱锥P-ABCD中,平面平面ABCD,底面ABCD是边长为2的菱形,,,E是BC的中点,点Q在侧棱PC上.
(1)求证:;
(2)是否存在点Q,使DC与平面DEQ所成角的正弦值为,若存在,求的值;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)证明见解析
(2)存在,或.
【分析】(1)取AD中点O,连接OP,OB,结合等边三角形的性质利用线面垂直的判定定理得平面PBO,进而利用线面垂直的性质定理证明即可;
(2)建立空间直角坐标系,设,,则,求出平面DEQ的法向量,利用线面角的向量公式列方程求出,即可得解.
【详解】(1)证明:取AD中点O,连接OP,OB.
∵,∴,
在菱形ABCD中,,可得为等边三角形,
∴,又∵PO,平面PBO,且,
∴平面PBO,∵平面PBO,∴.
(2)解:∵,平面平面ABCD,平面平面,
且平面PAD,∴平面ABCD,
以O为坐标原点,OA,OB,OP所在直线分别为x,y,z轴建立如图所示空间直角坐标系,
则,,,,
假设存在点Q满足题意,设,,
则,
∴,,,,
设平面DEQ的法向量为,
则
令,则,,∴.
设DC与平面DEQ所成角为,则,解得或.
∴存在点Q,使得DC与平面DEQ所成角的正弦值为,此时或.
考点08 空间向量求二面角
36.(2025·河北保定·二模)如图,在四棱锥中,底面为直角梯形,,,平面为棱上的动点.
(1)当为棱的中点时,证明:平面;
(2)若,求平面与平面夹角的余弦值.
【答案】(1)证明见解析
(2)
【分析】(1)取的中点,连接,,求证,即可求解;
(2)建立空间直角坐标系,求得平面法向量,代入夹角公式即可.
【详解】(1)取的中点,连接,,
因为为的中点,所以,
因为,所以,
所以四边形为平行四边形,所以
又平面平面,所以平面.
(2)因为平面,
在平面内,所以,
即两两垂直,
故可以为原点,所在直线分别为轴建立如图所示的空间直角坐标系.
则
因为,所以,
所以.
设平面的法向量为,
则,取,得,所以
因为平面,所以平面.
所以为平面的一个法向量.
设平面与平面的夹角为,
则.
所以平面与平面夹角的余弦值为.
37.(25-26高二上·四川南充·期中)如图1,在平行四边形中,,,如图2,沿将折起到的位置,使得点到点的距离为,则二面角的余弦值为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】解法一:设二面角的大小为,则,由结合空间向量数量积的运算性质可求得,即可得出的值,即为所求;
解法二:设二面角的大小为,则,求出的值,即可求出的值,即为所求.
【详解】解法一:翻折前,在平行四边形中,,,则,
翻折后,则有,,
由题意可得,,,
设二面角的大小为,则,
由,
得,
因为,所以,
解得,则,
故二面角的余弦值为.
解法二:翻折前,在平行四边形中,,,则,
则,
翻折后,则有,,,
设二面角的大小为,则,
由题意可得,,,
因为,故,
即,故,
因为,
所以.
故二面角的余弦值为.
故选:D.
38.(25-26高二上·陕西商洛·期中)如图,已知直三棱柱,,,为的中点.
(1)求点到平面的距离.
(2)求二面角的余弦值.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)建立空间直角坐标,利用坐标法求点到面的距离即可;
(2)利用向量的夹角公式即可求解.
【详解】(1)由题意有:,
以为坐标原点,分别以方向为轴,建立空间直角坐标系,如图,
由,所以,
所以,
设平面的法向量为,
所以,令,得,
所以点到平面的距离为:,
所以点到平面的距离为;
(2)由(1)有平面的一个法向量为,
显然平面的一个法向量为,
所以,
所以二面角的余弦值为.
39.(25-26高二上·湖北孝感·月考)如图,在四棱锥中,平面,,,,,点是四边形内部的一点,且平面与平面的夹角为,则点的轨迹的长度为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】由平面与平面的夹角为,知点在以为端点的一条线段上,再利用向量法求解。
【详解】如图,以为坐标原点,以,,所在直线分别为,,轴建立空间直角坐标系,
则.
由平面与平面的夹角为,知点在以为端点的一条线段上,
设直线与轴的交点为,平面的一个法向量为,
设平面的法向量为,,
则取,故平面的一个法向量为.
又由平面与平面的夹角为,得 ,
解得,所以点的轨迹的长度为.
故选:D.
40.(25-26高二上·陕西西安·月考)如图1,在梯形ABCD中,,,.将沿BD折起到的位置,如图2,记二面角的平面角为.
(1)若,求PB与平面PCD所成角的余弦值;
(2)若,求平面PBC与平面PCD夹角的余弦值;
(3)若点B到平面PCD的距离为,求.
【答案】(1)
(2)
(3)
【分析】分析图1折叠到图2后,有哪些量是不变的量,并找到底面的垂直关系,建立空间直角坐标系,根据已知条件分别确定3个小题中点P的坐标,然后利用向量分别解决对应小题中的问题.
【详解】(1)取棱BD的中点E,棱CD的中点F,连接PE,PF,EF.
图1中:因为梯形ABCD中,,,,
所以所以.
中,由余弦定理得:
所以.所以,所以.
图2中,所以;
因为,所以,所以.
以点E为坐标原点,ED所在直线为x轴,EF所在直线为y轴建立空间直角坐标系.则.
若,则所以,且
因为平面,且,所以平面.
所以点,则,.
设平面的法向量为,则,
所以,令,则,
所以平面的一个法向量为.
.
所以PB与平面PCD所成角的正弦值为,
所以PB与平面PCD所成角的余弦值为.
方法二:中,,所以.
所以,.
因为,所以点B到平面的距离.
所以PB与平面PCD所成角的正弦值为,
所以PB与平面PCD所成角的余弦值为.
(2)由(1)知:.以点E为坐标原点,ED所在直线为x轴,
EF所在直线为y轴建立空间直角坐标系.
则,
设 ,则,,所以.
因为,,,所以,
解得:,所以,
.
设平面的法向量为,由得.
令,则.所以平面的一个法向量为,
设平面的法向量为,由得.
令,则.所以平面的一个法向量为.
.
所以平面PBC与平面PCD夹角的余弦值为.
(3)由(1)知:.以点E为坐标原点,ED所在直线为x轴,
EF所在直线为y轴建立空间直角坐标系.
则,
设 ,则,.
因为,,所以,所以:.
因为.
设平面的法向量为,
由得.
令,则.所以平面的一个法向量为.
因为,所以点B到平面PCD的距离为,
整理得:,所以,或(舍去).
所以,所以.
考点09 空间向量中的存在性问题
41.(25-26高二上·云南·月考)如图,在四棱锥中,是边长为4的等边三角形,底面四边形为菱形,,平面平面,为棱的中点,记平面和平面的交线为.
(1)求证:;
(2)求点到平面的距离;
(3)在线段(不含端点)上是否存在一点,使得直线与平面所成角的正弦值为?若存在,求的位置;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)证明见解析
(2)
(3)存在,或
【分析】(1)利用菱形性质和线面平行判定定理证明平面,然后结合线面平行的性质定理可证;
(2)取的中点,以所在直线分别为轴,轴,轴,建立空间直角坐标系,求出平面的法向量,根据点到平面的距离的向量公式计算即可;
(3)利用线面角的向量公式列方程求解可得.
【详解】(1)∵四边形为菱形,∴,
∵平面,平面,∴平面,
∵平面,平面和平面的交线为,∴
(2)取的中点,连接,
∵是边长为4的等边三角形,∴,
∵四边形为菱形,,∴为等边三角形,,
∵平面平面,平面平面,平面,,
∴平面,
如图,以为坐标原点,所在直线分别为轴,轴,轴,建立空间直角坐标系,
则,
,
设平面的一个法向量为,
则,取,得,
所以平面的一个法向量为,
∴点到平面的距离.
(3)假设在线段(不含端点)上存在一点,
使得直线与平面所成角的正弦值为.
设,由(2)知,
则,
由(2)知平面的一个法向量,
因为直线与平面所成角的正弦值为,
∴.
整理得,解得或,
所以在线段 (不含端点)上存在点,
当或时,直线与平面所成角的正弦值为.
42.(25-26高二上·陕西咸阳·月考)如图,在多面体中,平面平面四边形为平行四边形, 为的中点.
(1)求证:;
(2)求点到平面的距离;
(3)在线段上是否存在一点使得平面与平面的夹角的余弦值为?若存在,求的值;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)证明见解析
(2)
(3)存在,
【分析】(1)由余弦定理求出,由勾股定理得,由面面垂直的性质定理可证得平面从而得到;
(2)由(1)得两两垂直,所以以所在的直线分别为轴轴轴建立如图所示的空间直角坐标系,利用向量法可求得点到平面的距离;
(3)假设线段上是否存在一点使得平面与平面的夹角的余弦值为.设根据(2)建立的空间直角坐标系,根据平面与平面夹角的向量求法,构建关于的方程,求出的值,即可求得的值.
【详解】(1)证明:在中,因为
所以
所以所以
又平面平面平面平面平面
所以平面
又平面所以.
(2)由(1)知平面 平面,所以又所以两两垂直.
以所在的直线分别为轴轴轴建立如图所示的空间直角坐标系,则
因为四边形是平行四边形,所以,所以, .
设平面的一个法向量
因为
所以即
令则所以
所以点到平面的距离.
(3)假设线段上是否存在一点使得平面与平面的夹角的余弦值为.
设由(2)知,则
所以
设平面的一个法向量因为
所以即
令则所以
由(2)知平面的一个法向量为:
设平面与平面的夹角为则
解得或(舍).
所以存在点使得满足要求,此时即.
43.(24-25高二上·广东·期末)如图,在三棱锥中,,,是线段上的点.
(1)求证:平面平面;
(2)若为线段的中点,求直线与平面所成角的正弦值;
(3)若平面,为垂足,直线与平面的交点为,当三棱锥体积最大时,求的长.
【答案】(1)证明见解析
(2)
(3)
【分析】(1)取的中点,连接、,推导出平面,再利用面面垂直的判定定理可证得结论成立;
(2)点为坐标原点,、、所在直线分别为、、轴建立空间直角坐标系,利用空间向量法可求得直线与平面所成角的正弦值;
(3)设,设,根据空间向量的坐标运算求出点的坐标,将三棱锥的体积表示为关于的函数关系式,利用基本不等式求出三棱锥体积的最大值,利用等号成立的条件求出的值,可得出点、的坐标,求出平面的一个法向量,设,求出的坐标,根据求出的值,即可得解.
【详解】(1)取的中点,连接、,
因为,,则,
所以,所以,所以,
又因为,所以,则,
又因为,所以,
又因为,,、平面,所以平面,
又因为平面,所以平面平面.
(2)因为平面,,
以点为坐标原点,、、所在直线分别为、、轴建立如下图所示的空间直角坐标系,
则、、、,
当点为的中点时,,,,,
设平面的一个法向量为,则,
取,则,
所以,,
故当为的中点时,直线与平面所成角的正弦值为.
(3)设,因为,其中,
所以,,可得,即点,
因为平面,则点,,
,
当且仅当时,即当时,等号成立,
故当点为线段的中点时,三棱锥的体积取最大值,
此时,点,
由(2)可知,此时,平面的一个法向量为,
设,其中,
则,
因为平面,则,
所以,,解得,
所以,,所以,即的长为.
44.(24-25高二上·海南海口·期末)在四棱锥中,底面是边长为的正方形,平面底面,.点分别是棱的中点.
(1)求证:;
(2)设平面平面,求直线与平面所成角的余弦值;
(3)若点分别是棱的中点,平面与棱的交点为,则在线段上是否存在一点,使得,若存在,求的长;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)证明见解析
(2)
(3)存在,
【分析】(1)设,连接PO,进而说明,从而得到底面,得到,即可求证;
(2)先说明直线l与平面DMN所成角即为直线CD与平面DMN所成角,再由(1)建系,利用线面角的向量法公式即可求解;
(3)记,,结合向量垂直的坐标表示即可求解;
【详解】(1)记,连接PO,
因为底面ABCD是边长为的正方形,
所以.
因为,所以.
因为平面底面ABCD,且平面底面平面PAC,
所以底面
因为底面,所以,所以.
(2)易知,又因为平面,所以平面PAB,
又因为平面PCD,平面平面,所以,所以直线l与平面DMN所成角即为直线CD与平面DMN所成角
由(1)知,可以为坐标原点建系如图所示,
由(1),,
,三角形为直角三角形,所以.
则,
,
所以
设平面DMN的法向量为,
因为,所以
令,可得.所以
设直线CD与平面DMN所成角为,则,
(3)记,可得,所以.
由可得,解得,
所以.
记,可得,
所以,若,则,解得,所以,
故在线段BC上存在一点,使得,此时.
45.(24-25高二上·山东·月考)如图,在四棱锥中,平面平面 为棱的中点.
(1)证明: 平面;
(2)若,
(i)求二面角的余弦值;
(ii)在棱上是否存在点,使得点到平面的距离是?若存在,求出的长;若不存在,说明理由.
【答案】(1)证明见解析
(2)(i),(ii)存在,
【分析】(1)先证明四边形是平行四边形,可得,即可根据线面平行的判定定理证明结论;
(2)(i)建立空间直角坐标系,求出平面的法向量,利用向量的夹角公式即可求解;
(ii)设,,根据点面距离的向量法即可求出,进而求出的值.
【详解】(1)取的中点,连接,,如图所示:
为棱的中点,
,,,,,,
四边形是平行四边形,,
又平面,平面,
平面;
(2) ,,,
,,
平面平面,平面平面,
平面,
平面,
又,平面,,,由,
以点为坐标原点,,,所在直线分别为,,轴建立空间直角坐标系,如图:
则,,,,,,
(i)故,
设平面的一个法向量为,
则,令,则,, ,
平面的一个法向量为,
则,令,则,,故,
,,
由于二面角的平面角为锐角,故二面角的余弦值为;
(ii)假设在线段上是存在点,使得点到平面的距离是,
设,,则,0,,0,,
由(2)知平面的一个法向量为,,,
,
点到平面的距离是,
,.
考点10 空间向量中的最值问题
46.(24-25高二下·甘肃酒泉·期末)如图,在长方体中,,点E在棱AB上移动,点F是棱BC的中点.
(1)求证:;
(2)当E为AB中点时,求直线EF到平面的距离;
(3)当AE等于何值时,平面与平面所成的角最小?
【答案】(1)证明见解析
(2)
(3)2
【分析】如图建立空间直角坐标系.(1)由可完成证明;
(2)直线EF到平面的距离即为点E到平面的距离,由题可得平面的法向量,则点E到平面ACD1的距离为;
(3)由题可得平面与平面法向量,据此可得平面与平面所成的角余弦值关于m的表达式,然后可得答案.
【详解】(1)以D为坐标原点,,,分别为x,y,z轴的正方向,以1为单位长度建立空间直角坐标系如图,设,
则,,,,,
证明:因为,,所以,
所以,所以;
(2)因为E为AB的中点,点F是棱BC的中点,
所以,则易得平面,
所以直线EF到平面的距离即为点E到平面的距离,
又,从而,,,
设平面的法向量为,则
即所以令,从而,
所以点E到平面的距离为.
(3)设平面法向量为,因为,,由,即所以
令,从而,
平面的法向量为,
设平面与平面所成的角为,
依题意有,
所以当时,取最大值,此时,角取到最小值,
即时,平面与平面所成的角最小.
47.(24-25高二下·云南丽江·期末)如图,在直三棱柱中,,分别是,的中点.
(1)求证:平面;
(2)若且,求平面与平面所成锐二面角余弦值的取值范围.
【答案】(1)证明见解析
(2).
【分析】(1)连接,,即证,利用线面平行的判断定理即可求解;
(2)建立空间直角坐标系,利用向量夹角公式即可求解.
【详解】(1)如图,连接,,由已知得四边形是矩形,
故与交于点,且点为中点,
又是的中点,所以.
又平面内,平面,
所以平面;
(2)由于在直三棱柱中,
平面底面,且平面平面
故过在平面内作直线,
所以直线平面,
又,平面,
所以,,
由于直线,,两两垂直,
故分别以直线,,为轴、轴、轴,建立如图所示坐标系.
由于,设,则,
故,,,,设点,
由于,,,
所以,即,故,
设平面的法向量为,,,
由于,所以
令,则,即,
又平面的一个法向量为,
设平面与平面所成角为,则,
由于,所以,
所以平面与平面所成角的余弦值的取值范围是.
48.【多选题】(25-26高二上·浙江杭州·期中)棱长为2的正方体中,点在棱上运动,点是棱的中点,则下列说法正确的是( )
A.若是棱的中点,则 平面
B.存在点使
C.若与平面所成的角记为,则
D.点到直线的距离最小值为
【答案】ACD
【分析】对于A,利用中位线定理与平行四边形的性质,结合线面平行的判定,可得其正误;对于B,根据勾股定理以及余弦定理,结合一元二次方程有解的条件,可得其正误;对于C,由题意建立空间直角坐标系,计算平面的法向量,结合线面角的向量公式,可得其正误;对于D,根据线面垂直可得距离的垂线段,结合勾股定理,可得其正误.
【详解】对于A,由题意取的中点为,并连接,作图如下:
在正方体中,由分别为的中点,
则易知,且,
所以在平行四边形中,,
因为平面,平面,所以平面,故A正确;
对于B,由题意作图如下:
设,则,,
,,
在中, ,
令,化简可得,
由,则方程无实数解,故B错误;
对于C,以为原点,分别以所在直线为轴,建立空间直角坐标系,作图如下:
则,,,,
取,,,
设平面的法向量为,则,
令,则,所以平面的一个法向量,
可得 ,
当时,,当时,令,
由函数在上单调递减,则,
所以,可得,
综上可得,故C正确;
对于D,取的中点,连接交于,
在平面内,过作于,连接,,,作图如下:
在正方形中,易知,,
在正方体中,易知,
因为,平面,所以平面,
因为平面,所以,
由,当且仅当重合时,等号成立,
在中,,在中,由,则,
所以,即到的距离最小值为,故D正确.
故选:ACD.
49.(25-26高二上·云南文山·月考)长方体中,,,为侧面内的一个动点,且,记与平面所成的角为,则的最大值为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】先建立空间直角坐标系,然后求出点的位置坐标,然后根据向量的夹角求出的最大值即可.
【详解】以为坐标原点,以所在直线为轴建立空间直角坐标系,如图所示.
则,.
所以.
因为,所以.
所以,所以.
因为向量是平面的一个法向量,
所以.
因为,所以.
所以.
因为,所以当时,取最小值为.
此时取最大值为.
故选:A.
50.【多选题】(24-25高二下·湖北荆门·期末)如图,在棱长为2的正方体中,点O为线段的中点,且点P满足(,),则下列说法正确的是( )
A.若平面,则最小值为
B.若平面,则,
C.若,则P到平面的距离为
D.若,时,直线与平面所成角为,则
【答案】ACD
【分析】根据空间向量法计算线面平行结合基本不等式计算判断A,应用线面垂直的向量表示计算判断B,根据点到平面距离公式计算求解判断C,应用线面角公式计算判断D.
【详解】如图,以点D为坐标原点,以、、所在直线为x、y、z轴建立空间直角坐标系,
则有,,,,,,,,,
则,,,
对于A:,,.
设平面的一个法向量为,则有,令,则,故.
因为,平面,
所以,得,又因为,,所以,
当且仅当时,等号成立,所以的最小值为,故A正确;
对于B:,则,
若平面,则有,即,
解得,,故B错误;
对于C:若,则,则到平面的距离为,故C正确;
对于D:,当,时,,
则,
当时,,
当时,,
当且仅当时,等号成立,故,即,故D正确.
故选:ACD.
33 / 35
学科网(北京)股份有限公司
学科网(北京)股份有限公司
学科网(北京)股份有限公司
学科网(北京)股份有限公司
学科网(北京)股份有限公司
$