空间向量与立体几何是数学中的重要组成部分，尤其在解决三维几何问题时起着关键作用。以下是关于这一主题的关键知识点的详细阐述：
1. **空间向量**：向量是具有大小和方向的量，通常用有向线段表示。同向等长的有向线段代表相等的向量，且向量具有平移不变性，即向量的起点改变不影响其方向和大小。
2. **空间向量的运算**：包括加法、减法和数乘运算。加法和减法遵循交换律和结合律，数乘运算满足分配律。运算可通过图形法则完成，如三角形法则、平行四边形法则和平行六面体法则。
3. **共线向量**：当两个或多个向量所在的直线平行或重合时，它们被称为共线或平行向量。存在实数λ，使得一个向量可以表示为另一个向量的倍数。若三个点A、B、C共线，意味着存在λ和μ，使得向量AB=λAC。
4. **共面向量**：如果两个向量能被平移到同一平面，它们就是共面向量。若两个不共线的向量α和β及一个向量γ共面，那么存在实数λ和μ，使得γ=λα+μβ。四点A、B、C、P共面的条件与向量关系类似。
5. **空间向量基本定理**：三个不共面的向量可以作为空间中任何向量的基底，即对于空间中任意向量，存在唯一实数组，使得该向量可由基向量线性组合表示。
6. **空间直角坐标系**：空间直角坐标系中，每个点对应一个有序实数组(x, y, z)，其中x、y、z分别是点在x、y、z轴的坐标。单位正交基底是三个互相垂直且长度为1的基向量。空间向量的直角坐标运算遵循坐标加法、减法和数乘规则，并且可以用坐标表示向量的模长和夹角。
7. **空间向量的数量积**：数量积是两个向量的标量乘积，它涉及到向量的模长、夹角和正负判断。数量积的性质包括线性性和交换律。利用数量积可以计算向量的夹角、判断线线是否垂直，以及计算点到平面的距离、线面夹角等。
8. **空间向量与立体几何的应用**：线线平行、线面平行和面面平行可以通过向量的方向向量的关系来判断；线线垂直、线面垂直和面面垂直则通过向量的垂直关系确定；线线夹角、线面夹角和面面夹角的计算涉及向量的夹角运算；点到平面的距离是向量投影的模长。
理解并熟练掌握这些空间向量与立体几何的知识点，对于解决复杂的三维几何问题至关重要，无论是平面内的还是空间中的。这些概念和定理不仅适用于理论研究，也在工程、物理和计算机科学等领域有着广泛应用。
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