2023年高考数学一轮复习(新高考1) 第7章 §7

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可得P,A,B,C四点共面,故C正确; 若P,A,B,C为空间四点,
且有P→A=λP→B+μP→C(P→B,P→C不共线), 当λ+μ=1时,即μ=1-λ, 可得P→A-→C=λ(P→B+C→P), 即C→A=λC→B,
所以A,B,C三点共线,反之也成立,即λ+μ=1是A,B,C三点 共线的充要条件,所以D正确.
M→G=M→A+A→G=12O→A+23A→N=12O→A+23(O→N-O→A) =12O→A+2312O→B+O→C-O→A =-16O→A+13O→B+13O→C. O→G=O→M+M→G=12O→A-16O→A+13O→B+13O→C=13O→A+13O→B+13O→C.
思维升华
用基向量表示指定向量的方法 (1)结合已知向量和所求向量观察图形. (2)将已知向量和所求向量转化到三角形或平行四边形中. (3)利用三角形法则或平行四边形法则把所求向量用已知基向 量表示出来.
λ+μ=1 是 A,B,C 三点共线的充要条件
由|a|-|b|=|a+b|,可得向量a,b的方向相反,此时向量a,b共线, 反之,当向量a,b同向时,不能得到|a|-|b|=|a+b|,所以A不正确; 若A→B,C→D共线,则 AB∥CD 或 A,B,C,D 四点共线,所以 B 不正确;
由A,B,C三点不共线,对空间任意一点O, 若O→P=34O→A+18O→B+18O→C, 因为34+18+18=1,
cos〈a,b〉= a1b1+a2b2+a3b3 ___a_21+__a_22_+__a_23_·__b_21_+__b_22+__b_23_
4.空间位置关系的向量表示 (1)直线的方向向量:如果表示非零向量a的有向线段所在直线与直线l平 行或重合,则称此向量a为直线l的方向向量. (2)平面的法向量:直线l⊥α,取直线l的方向向量a,则向量a为平面α的 法向量. (3)空间位置关系的向量表示
__a_1=__λ_b_1_,__a_2_=_λ_b_2_,__a_3_=__λ_b_3 _
垂直 模
a·b=0 (a≠0,b≠0)
|a|
夹角余 弦值
cos〈a,b〉=
a·b |a||b|
(a≠0,b≠0)
___a_1b_1_+__a_2_b_2+__a_3_b_3_=__0__
____a_21+__a_22_+__a_23 __
(2)判断点M是否在平面ABC内.
方法一 由(1)知,M→A,M→B,M→C共面且基线过同一点 M, 所以M,A,B,C四点共面,从而点M在平面ABC内.
方法二 因为O→M=13(O→A+O→B+O→C) =13O→A+13O→B+13O→C, 又因为13+13+13=1,
所以M,A,B,C四点共面,从而M在平面ABC内.
(1)直线的方向向量是唯一确定的.( × ) (2)若直线a的方向向量和平面α的法向量平行,则a∥α.( × )
(3)在空间直角坐标系中,在Oyz平面上的点的坐标一定是(0,b,c).
( √) (4)若a·b<0,则〈a,b〉是钝角.( × )
教材改编题
1.若{a,b,c}为空间向量的一个基底,则下列各项中,能构成空间向量 的一个基底的是 A.{a,a+b,a-b} B.{b,a+b,a-b}
共面向量
平行于 同一个平面 的向量
2.空间向量的有关定理 (1)共线向量定理:对任意两个空间向量a,b(b≠0),a∥b的充要条件是 存在实数λ,使 a=λb . (2)共面向量定理:如果两个向量a,b不共线,那么向量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p= xa+yb . (3)空间向量基本定理 如果三个向量a,b,c不共面,那么对任意一个空间向量p,存在唯一的 有序实数组(x,y,z),使得p= xa+yb+zc ,{a,b,c}叫做空间的一个 基底.
A.|a|-|b|=|a+b|是a,b共线的充要条件
B.若A→B,C→D共线,则 AB∥CD
√C.A,B,C 三点不共线,对空间任意一点 O,若O→P=34O→A+18O→B+18O→C,
则 P,A,B,C 四点共面
√D.若 P,A,B,C 为空间四点,且有P→A=λP→B+μP→C(P→B,P→C不共线),则
例 2 已知 A,B,C 三点不共线,对平面 ABC 外的任一点 O,若点 M 满足O→M=13(O→A+O→B+O→C). (1)判断M→A,M→B,M→C三个向量是否共面;
由题知O→A+O→B+O→C=3O→M,
所以O→A-O→M=(O→M-O→B)+(O→M-O→C), 即M→A=B→M+C→M=-M→B-M→C, 所以M→A,M→B,M→C共面.
跟踪训练 1 (1)(2022·宁波模拟)如图,在三棱锥 O-ABC 中,点 P,Q
分别是 OA,BC 的中点,点 D 为线段 PQ 上一点,且P→D=2D→Q,若记O→A
=a,O→B=b,O→C=c,则O→D等于
√A.16a+13b+13c
B.13a+13b+13c
C.13a+16b+13c
D.13a+13b+16c
1 A.2
√B.1
3 C.2
D.2
A→F=A→D+D→F=A→D+12(—DD→1+D—1→C1) =A→D+12(—AA→1 +A—1→B1) =A→D+12(—AA→1 +A→B) =A→D+12A→B+12—AA→1 , 则 x=1,y=12,z=12,则 x-y+z=1.
题型二 空间向量基本定理及其应用
∵l1⊥l2,∴a⊥b, ∴a·b=-6-4+m=0,∴m=10.
TANJIUHEXINTIXING
探究核心题型
题型一 空间向量的线性运算
例 1 如图所示,在平行六面体 ABCD-A1B1C1D1 中, 设—AA→1 =a,A→B=b,A→D=c,M,N,P 分别是 AA1, BC,C1D1 的中点,试用 a,b,c 表示以下各向量: (1)A→P;
第七章
考试要求
1.了解空间向量的概念,了解空间向量的基本定理及其意义,掌握空间向量的正交分 解及其坐标表示.
2.掌握空间向量的线性运算及其坐标表示,掌握空间向量的数量积及其坐标表示,能 用向量的数量积判断向量的共线和垂直.
3.理解直线的方向向量及平面的法向量,能用向量方法证明立体几何中有关线面位置 关系的一些简单定理.
位置关系
向量表示
直线l1,l2的方向向量分 别为n1,n2
l1∥l2 l1⊥l2
n1∥n2⇔n1=λn2(λ∈R) n1⊥n2⇔n1·n2=0
直线l的方向向量为n,平面α的 法向量为m,l⊄α
平面α,β的法向量分别为n,m
l∥α l⊥α α∥β α⊥β
n⊥m⇔n·m=0 n∥m⇔n=λm(λ∈R) n∥m⇔n=λm(λ∈R)
(2)已知 A,B,C 三点不共线,点 O 为平面 ABC 外任意一点,若点 M 满 足O→M=15O→A+45O→B+25B→C,则点 M___属__于___(填“属于”或“不属于”) 平面 ABC.
∵O→M=15O→A+45O→B+52B→C=15O→A+45O→B+25(O→C-O→B)=15O→A+25O→B+52O→C, ∵15+25+25=1, ∴M,A,B,C四点共面. 即点M∈平面ABC.
√C.{c,a+b,a-b}
D.{a+b,a-b,a+2b}
∵λa+μb(λ,μ∈R)与a,b共面. ∴A,B,D不正确.
2.如图,在平行六面体 ABCD-A1B1C1D1 中,M 为 A1C1 与 B1D1 的交点.若 A→B=a,A→D=b,—AA→1 =c,则下列向量中与B→M相等的向量是
√A.-12a+12b+c
教师备选
如图所示,已知斜三棱柱 ABC-A1B1C1,点 M,N 分别 在 AC1 和 BC 上,且满足A→M=k—AC→1 ,B→N=kB→C(0≤k≤1). 判断向量M→N是否与向量A→B,—AA→1 共面.
因为A→M=k—AC→1 ,B→N=kB→C, 所以M→N=M→A+A→B+B→N =k—C1→A +A→B+kB→C =k(—C1→A +B→C)+A→B=k(—C1→A +B—1→C1)+A→B =k—B1→A +A→B =A→B-k—AB→1 =A→B-k(—AA→1 +A→B) =(1-k)A→B-k—AA→1 , 所以由共面向量定理知向量M→N与向量A→B,—AA→1 共面.
(3)M→P+—NC→1 .
∵M是AA1的中点, ∴M→P=M→A+A→P=12—A1→A +A→P =-12a+(a+c+12b) =12a+12b+c. 又—NC→1 =N→C+—CC→1 =12B→C+—AA→1 =12A→D+—AA→1 =12c+a.
∴M→P+—NC→1 =12a+12b+c+12c+a =32a+12b+32c.
∵P是C1D1的中点, ∴A→P=—AA→1 +—A1→P =—AA→1 +A—1→D1+—D1→P
=—AA→1 +A→D+12D→C =a+c+12A→B =a+c+12b.
(2)—A1→N ;
∵N是BC的中点, ∴—A1→N =—A1→A +A→B+B→N
=-a+b+12B→C =-a+b+12A→D =-a+b+12c.
B.12a+12b+c
C.-12a-12b+c
D.12a-12b+c
由题意,根据向量运算的几何运算法则, B→M=—BB→1 +—B1→M=—AA→1 +12(A→D-A→B) =c+12(b-a) =-12a+12b+c.
3.设直线l1,l2的方向向量分别为a=(-2,2,1),b=(3,-2,m),若l1⊥l2, 则m=_1_0__.
教师备选
如图,在三棱锥 O-ABC 中,M,N 分别是 OA,BC 的中点,G 是△ABC
的重心,用基向量O→A,O→B,O→C表示O→G,则下列表示正确的是
A.14O→A+12O→B+13O→C
B.12O→A+12O→B+12O→C
√ C.-16O→A+13O→B+13O→C D.13O→A+13O→B+13O→C
O→D=O→P+P→D=12O→A+23P→Q =12O→A+23(O→Q-O→P) =12O→A+23O→Q-23O→P =12O→A+23×12(O→B+O→C)-23×12O→A =16O→A+13O→B+13O→C =16a+13b+13c.
(2)在正方体 ABCD-A1B1C1D1 中,点 F 是侧面 CDD1C1 的中心,若A→F= xA→D+yA→B+z—AA→1 ,则 x-y+z 等于
3.空间向量的数量积及运算律 (1)数量积 非零向量a,b的数量积a·b= |a||b|cos〈a,b〉.
(2)空间向量的坐标表示及其应用
设a=(a1,a2,a3),b=(b1,b2,b3). 向量表示
坐标表示
数量积
a·b
__a_1_b_1+__a_2_b_2_+__a_3b_3__
共线
a=λb (b≠0,λ∈R)
思维升华
证明空间四点 P,M,A,B 共面的方法 (1)M→P=xM→A+yM→B; (2)对空间任一点 O,O→P=O→M+xM→A+yM→B; (3)对空间任一点 O,O→P=xO→M+yO→A+zO→B(x+y+z=1); (4)P→M∥A→B(或P→A∥M→B或P→B∥A→M).
跟踪训练2 (1)(多选)(2022·武汉质检)下列说法中正确的是
题型三 空间向量数量积及其应用
例3 如图所示,已知空间四边形ABCD的每条边和对角线 长都等于1,点E,F,G分别是AB,AD,CD的中点,计算:
n⊥m⇔n·m=0
常用 结论
1.在平面中,A,B,C 三点共线的充要条件是:O→A=xO→B+yO→C (其中 x+y=1),O 为平面内任意一点. 2.在空间中,P,A,B,C 四点共面的充要条件是:O→P=xO→A+
yO→B+zO→C(其中 x+y+z=1),O 为空间中任意一点.
思考辨析
判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)
落实主干知识 探究核心题型
课时精练
LUOSHIZHUGANZHISHI
落实主干知识
知识梳理
1.空间向量的有关概念 名称
空间向量 相等向量 相反向量
定义 在空间中,具有 大小 和 方向 的量
方向 相同 且模相等 的向量 方向 相反 且模 相等 的向量
共线向量 表示若干空间向量的有向线段所在的直线互相 平行 或 (或平行向量) 重合 的向量
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