数学高考复习空间向量及其运算专题训练(含答案)

数学2021届高考复习空间向量及其运算专题训

练（含答案）

空间中具有大小和方向的量叫做空间向量，下面是空间向量及其运算专题训练，请考生及时练习。

一、选择题

1.以下四个命题中正确的是().

A.空间的任何一个向量都可用其他三个向量表示

B.若{a，b，c}为空间向量的一组基底，则{a+b，b+c，c+a}构成空间向量的另一组基底

C.ABC为直角三角形的充要条件是=0

D.任何三个不共线的向量都可构成空间向量的一组基底

解析若a+b、b+c、c+a为共面向量，则a+b=(b+c)+(c+a)，

(1)a=(1)b+(+)c，，不可能同时为1，设1，则a=b+c，则a、

b、c为共面向量，此与{a，b，c}为空间向量基底矛盾.

答案 B

2.若向量a=(1,1，x)，b=(1,2,1)，c=(1,1,1)，满足条件(ca)(2b)=2，则x= ().

A.4

B.2

C.4

D.2

解析 a=(1,1，x)，b=(1,2,1)，c=(1,1,1)，

ca=(0,0,1x)，2b=(2,4,2).

(ca)(2b)=2(1x)=2，x=2.

答案 D

3.若{a，b，c}为空间的一组基底，则下列各项中，能构成基底的一组向量是().

A.{a，a+b，ab}

B.{b，a+b，ab}

C.{c，a+b，ab}

D.{a+b，ab，a+2b}

解析若c、a+b、ab共面，则c=(a+b)+m(ab)=(+m)a+(m)b，则a、b、c为共面向量，此与{a，b，c}为空间向量的一组基底矛盾，故c，a+b，ab可构成空间向量的一组基底.

答案 C

4.如图所示，已知空间四边形OABC，OB=OC，且AOB=AOC=，则cos〈，〉的值为().

A.0

B.

C. D.

解析设=a，=b，=c，

由已知条件〈a，b〉=〈a，c〉=，且|b|=|c|，

=a(cb)=acab=|a||c||a||b|=0，cos〈，〉=0.

答案 A5.如图所示，在长方体ABCDA1B1C1D1中，M为A1C1与B1D1的交点.若=a，=b，=c，则下列向量中与相等的向量是().

A.a+b+c

B.a+b+c

C.ab+c

D.ab+c

解析 =+=+()

=c+(ba)=a+b+c.

答案 A.如图，在大小为45的二面角AEFD中，四边形ABFE，CDEF都是边长为1的正方形，则B，D两点间的距离是()

A.

B.

C.1

D.

解析 =++，||2=||2+||2+||2+2+2+2=1+1+1=3，故||=.答案 D 二、填空题

R，向量，且，则

解析 .

答案

8. 在空间四边形ABCD中，++=________.

解析如图，设=a，=b，=c，

++=a(cb)+b(ac)+c(ba)=0.

答案 0.已知ABCDA1B1C1D1为正方体，(++)2=32;()=0;向量与向量的夹角是60正方体ABCDA1B1C1D1的体积为||.其中正确命题的序号是________.

解析由，，，得(++)2=3()2，故正确;中=，由于AB1A1C，故正确;中A1B与AD1两异面直线所成角为60，但与的夹角为120，故不正确;中||=0.故也不正确.

答案

10.如图，空间四边形OABC中，OA=8，AB=6，AC=4，BC=5，

OAC=45，OAB=60，则OA与BC所成角的余弦值等于________. 解析设=a，=b，=c.

OA与BC所成的角为，

=a(cb)=acab=a(a+)a(a+)=a2+aa2a=2416.

cos ===.

答案三、解答题

.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=(++).

(1)判断、、三个向量是否共面;

(2)判断点M是否在平面ABC内.

解 (1)由已知++=3 ，

即=+=，

，，共面.

(2)由(1)知，，，共面且基线过同一点M，

四点M，A，B，C共面，从而点M在平面ABC内.

.把边长为a的正方形ABCD沿对角线AC折起成直二面角，点E、F分别是AD、BC的中点，点O是原正方形的中心，求：

(1)EF的长;

(2)折起后EOF的大小.

如图，以O点为原点建立空间直角坐标系Oxyz，则A(0，a,0)，B(a,0,0)，C0，a,0)，D0,0，a)，E0，a，a)，F(a，a,0).

(1)||2=2+2+2=a2，|EF|=a.

(2)=，=，

=0a++a0=，

||=，||=，cos〈，〉==，

EOF=120.

.如图，已知M、N分别为四面体ABCD的面BCD与面ACD的重心，且G为AM上一点，且GMGA=13.求证：B、G、N三点共线.

证明设=a，=b，=c，则

=a+(a+b+c)=a+b+c，

=a+b+c=.

∥，即B、G、N三点共线.

.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：(1)(2)(3)EG的长;

(4)异面直线AG与CE所成角的余弦值.

解设=a，=b，=c.

则|a|=|b|=|c|=1，〈a，b〉=〈b，c〉=〈c，a〉=60，(1)==ca，=a，=bc，

=(a)=a2ac=，

(2)=(ca)(bc)

=(bcabc2+ac)=;

(3)=++=a+ba+cb