2022版高考数学一轮复习第8章第6讲立体几何中的向量方法一训练含解析
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立体几何中的向量方法是高中数学中的重要概念,特别是在解决空间几何问题时极其有用。向量不仅能够描述点的位置,还能表示线、面的关系,因此在处理平面与平面、线与线、线与面的关系时,向量法是一种非常直观且有效的方法。 1. 向量的坐标表示和法向量: 向量的坐标是由其起点到终点的各轴上的增量组成的。例如,题目中的向量AB的坐标表示了从点A到点B在x、y、z轴上的位移。平面的法向量则是垂直于该平面的向量,如平面α的法向量n=(1,-1,1)。 2. 向量与平面的关系: 直线AB与平面α相交但不垂直,意味着向量AB不能与法向量n平行。例如,选项D(1,2,3)满足条件,因为它与n=(1,-1,1)不平行。 3. 向量的线性组合与位置关系: 如果AB=λCD+μCE,这表明直线AB可以通过直线CD和CE的线性组合表示,因此AB与平面CDE的位置关系可能是平行或者在平面内。答案D表示AB可能与平面CDE平行,也可能在平面内。 4. 平行与垂直的向量判定: 直线l的方向向量a与平面α的法向量n垂直,意味着l∥α。例如,选项B满足条件,因为a·n=2*(-1)+(-1)*1+3*1=0,表明a⊥n,所以l∥α。 5. 平行六面体的性质: 在平行六面体中,中点连接的线段通常具有平行性。例如,A1M与D1P平行,因为它们都是对角线的一半,所以它们对应于平行的棱。这里正确个数为3,即①、③、④。 6. 法向量与平面垂直的判定: 两个平面垂直,意味着它们的法向量也垂直。题目中u·v=0,解得x=-1,即u与v垂直,因此α⊥β。 7. 平面与平面的位置关系: 当两个平面的法向量垂直时,平面也垂直。此处,a·b=0,所以α⊥β。 8. 平行与垂直的向量性质: 点P在平行四边形ABCD的平面外,AP与AB、AD垂直,表明AP是平面ABCD的法向量。同时,AP与BD不平行,排除④。 9. 正方体中的向量应用: 在正方体中,中点连接线段通常平行于某条对角线,而EF的长度可以通过向量的模长计算得到。此外,EF与平面AA1D1D和平面A1CD的垂直关系可通过向量的数量积判断。 10. 四棱锥中的平行与垂直证明: 在四棱锥P-ABCD中,通过建立空间直角坐标系,可以利用中点向量和法向量来证明线面平行和面面垂直。例如,EF与平面PAB平行,因为EF是PC和PD的中点连线,相当于P到AB的投影,因此EF平行于AB在底面上的投影AD1。同时,平面PAD和PDC的法向量可以证明它们之间的垂直关系。 总结来说,这些题目考察了向量的坐标表示、向量与平面的关系、线性组合的几何意义、向量的平行与垂直判定、以及在多面体中的向量应用,这些都是高考数学复习中的核心知识点。掌握这些知识能帮助学生有效地解决立体几何问题。
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