高三数学空间向量专题复习附答案.doc

一、利用向量处理平行与垂直问题ABCA1B1C1Myz例1、 在直三棱柱中，, ,是得中点。求证：练习：棱长为a的正方体ABCDA1B1C1D1中，在棱DD1上是否存在点P使B1D面PAC？例2 如图，已知矩形和矩形所在平面互相垂直，点分别在对角线上，且,求证：平面ABCDEFxyzMN练习1、在正方体中,E,F分别是BB1,CD中点，求证：D1F平面ADEA1xD1B1ADBCC1yzEF2、如图，在底面是菱形的四棱锥PABCD中, ，点E在PD上,且PE:ED= 2: 1.在棱PC上是否存在一点F, 使BF平面AEC?证明你的结论.ABCDEPxyzF二、利用空间向量求空间的角的问题A1xD1B1ADBCC1yzE1F1HG例1 在正方体中,E1，F1分别在A1B1,C1D1上，且E1B1=A1B1，D1F1=D1C1，求BE1与DF1所成的角的大小。 A1xD1B1ADBCC1yzE1F例2 在正方体中, F分别是BC的中点，点E在D1C1上,且D1C1,试求直线E1F与平面D1AC所成角的大小A1xD1B1ADBCC1yzE例3 在正方体中,求二面角的大小。例4 已知E,F分别是正方体的棱BC和CD的中点，求：A1xD1B1ADBCC1yzEF（1）A1D与EF所成角的大小；（2）A1F与平面B1EB所成角的大小；（3）二面角的大小。三、利用空间向量求空间的距离的问题例1 直三棱柱ABC-A1B1C1的侧棱AA1=，底面ABC中，C=90，AC=BC=1，求点B1到平面A1BC的距离。例2如图，四面体ABCD中，O、E分别是BD、BC的中点，（I）求证：平面BCD；（II）求异面直线AB与CD所成角的大小；（III）求点E到平面ACD的距离。例3如图，直二面角D-AB-E中，四边形ABCD是边长为2的正方形，AEEB，F为CE上的点，且BF平面ACE（）求证：AE平面BCE；（）求二面角B-AC-E的大小；（）求点D到平面ACE的距离。空间向量与立体几何考点系统复习一、利用向量处理平行与垂直问题（特别是探索性问题）ABCA1B1C1Myz例1、 在直三棱柱中，, ,是得中点。求证：证明：如图，建立空间坐标系练习：棱长为a的正方体ABCDA1B1C1D1中，在棱DD1上是否存在点P使B1D面PAC？解：以D为原点建立如图所示的坐标系，设存在点P（0，0，z），=(-a,0,z)，=(-a,a,0)，=(a,a,a)，B1D面PAC，a2+az=0z=a，即点P与D1重合点P与D1重合时，DB1面PAC例2 如图，已知矩形和矩形所在平面互相垂直，点分别在对角线上，且,求证：平面证明：建立如图所示空间坐标系，设AB,AD,AF长分别为3a,3b,3cABCDEFxyzMN又平面CDE的一个法向量由得到因为MN不在平面CDE内所以NM/平面CDE练习1、在正方体中,E,F分别是BB1,CD中点，求证：D1F平面ADE证明：设正方体棱长为1，建立如图所示坐标系D-xyzA1xD1B1ADBCC1yzEF,因为所以 所以平面2、如图，在底面是菱形的四棱锥PABCD中, ，点E在PD上,且PE:ED= 2: 1.在棱PC上是否存在一点F, 使BF平面AEC?证明你的结论.解答：根据题设条件，结合图形容易得到：ABCDEPxyzF假设存在点F。又， 则必存在实数使得，把以上向量得坐标形式代入得 即有所以，在棱PC存在点F，即PC中点，能够使BF平面AEC。二、利用空间向量求空间的角的问题例1 在正方体中,E1，F1分别在A1B1,C1D1上，且E1B1=A1B1，D1F1=D1C1，求BE1与DF1所成的角的大小。A1xD1B1ADBCC1yzE1F1HG解：设正方体棱长为4，以为正交基底，建立如图所示空间坐标系,，15例2 在正方体中, F分别是BC的中点，点E在D1C1上,且D1C1,试求直线E1F与平面D1AC所成角的大小A1xD1B1ADBCC1yzE1F解：设正方体棱长为1，以为单位正交基底，建立如图所示坐标系D-xyz为D1AC平面的法向量，所以直线E1F与平面D1AC所成角的正弦值为A1xD1B1ADBCC1yzE例3 在正方体中,求二面角的大小。解： 求出平面与平面的法向量例4 已知E,F分别是正方体的棱BC和CD的中点，求：（1）A1D与EF所成角的大小；（2）A1F与平面B1EB所成角的大小；（3）二面角的大小。解：设正方体棱长为1，以为单位正交基底，建立如图所示坐标系D-xyzA1xD1B1ADBCC1yzEF（1）A1D与EF所成角是（2）,（3）,，二面角的正弦值为三、利用空间向量求空间的距离的问题例1 直三棱柱ABC-A1B1C1的侧棱AA1=，底面ABC中，C=90，AC=BC=1，求点B1到平面A1BC的距离。解1：如图建立空间直角坐标系，由已知得直棱柱各顶点坐标如下：A（1,0,0），B（0,1,0），C（0,0,0）A1（1,0,），B1（0,1,），C1（0,0,） =（1,1,）， =（1,0,） =（1,1,0）设平面A1BC的一个法向量为，则即所以，点B1到平面A1BC的距离例2如图，四面体ABCD中，O、E分别是BD、BC的中点，（I）求证：平面BCD；（II）求异面直线AB与CD所成角的大小；（III）求点E到平面ACD的距离。解：（I）略（II）解：以O为原点，如图建立空间直角坐标系，则异面直线AB与CD所成角的大小为（III）解：设平面ACD的法向量为则令得是平面ACD的一个法向量，又点E到平面ACD的距离例3如图，直二面角D-AB-E中，四边形ABCD是边长为2的正方形，AEEB，F为CE上的点，且BF平面ACE（）求证：AE平面BCE；（）求二面角B-AC-E的大小；（）求点D到平面ACE的距离。解（）略（）以线段AB的中点为原点O，OE所在直线为x轴，AB所在直线为y轴，过O点平行于AD的直线为z轴，建立空间直角坐标系Oxyz，如图.面BCE，BE面BCE， ，在的中点， 设平面AEC的一个法向量为，则解得令得是平面AEC的一个法向量.又平面BAC的一个法向量为，二面角BACE的大小为（III）AD/z轴，AD=2，点D到平面ACE的距离- 9 -