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第07讲向量法求距离、探索性及折叠问题
目录
TOC\o1-2\h\u第一部分:知识点必背 1
第二部分:高频考点一遍过 2
高频考点一:利用空间向量求点到直线的距离 2
高频考点二:利用空间向量求点到平面的距离 6
高频考点三:立体几何中的折叠问题 10
高频考点四:立体几何综合问题 15
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第一部分:知识点必背
知识点一:点到直线的距离
已知直线的单位方向向量为,是直线上的定点,是直线外一点.设,则向量在直线上的投影向量,在中,由勾股定理得:
知识点二:点到平面的距离
如图,已知平面的法向量为,是平面内的定点,是平面外一点.过点作平面的垂线,交平面于点,则是直线的方向向量,且点到平面的距离就是在直线上的投影向量的长度.
第二部分:高频考点一遍过
高频考点一:利用空间向量求点到直线的距离
典型例题
例题1.(2023秋·湖北·高二统考期末)在棱长为2的正方体中,点为棱的中点,则点到直线的距离为(????)
A.3 B. C. D.
例题2.(2023·全国·高三专题练习)如图,在四棱锥中,平面,底面为正方形,且,为棱的中点,点在上,且,则的中点到直线的距离是______.
例题3.(2023·江苏·高二专题练习)如图,在四棱锥中,,底面为菱形,边长为2,,平面,异面直线与所成的角为60°,若为线段的中点,则点到直线的距离为______.
例题4.(2023·全国·高三专题练习)如图,已知三棱柱的棱长均为2,,.
(1)证明:平面平面;
(2)设为侧棱上的点,若平面与平面夹角的余弦值为,求点到直线距离.
练透核心考点
1.(2023·江苏南京·统考二模)在梯形中,,,,,如图1.现将沿对角线折成直二面角,如图2,点在线段上.
(1)求证:;
(2)若点到直线的距离为,求的值.
2.(2023·吉林·统考模拟预测)如图1,在等腰梯形中,,沿将折成,如图2所示,连接,得到四棱锥.
(1)若平面平面,求证:;
(2)若点是的中点,求点到直线的距离的取值范围.
3.(2023秋·辽宁锦州·高二渤海大学附属高级中学校考期末)如图,平行六面体中,底面是菱形,且.
(1)求与所成角的余弦值;
(2)若空间有一点P满足:,求点P到直线的距离.
4.(2023春·高二课时练习)如图,在四棱锥中,,底面为菱形,边长为4,,平面,异面直线与所成的角为60°,若为线段的中点,则点到直线的距离为______.
高频考点二:利用空间向量求点到平面的距离
典型例题
例题1.(2023春·江苏南京·高二江苏省江浦高级中学校联考期中)已知正方体的棱长为2,、分别为上底面和侧面的中心,则点到平面的距离为(??????)
??
A. B. C. D.
例题2.(2023春·四川成都·高二四川省成都市新都一中校联考期中)如图,在棱长为1的正方体中,为线段的中点,则点到平面的距离等于_____.
例题3.(2023春·重庆·高三重庆一中校考阶段练习)如图所示的几何体是一个半圆柱,点是半圆弧上一动点(点与点,不重合),为弧的中点,.
??
(1)证明:;
(2)若平面与平面所成的锐二面角的平面角为,求此时点到平面的距离.
例题4.(2023·北京通州·统考三模)如图,在三棱锥中,平面平面,,为的中点.
??
(1)证明:.
(2)若是等腰直角三角形,,,点在棱AD上(与A,D不重合),若二面角的大小为,求点到面的距离.
例题5.(2023·全国·高三专题练习)如图,在几何体中,菱形所在的平面与矩形所在的平面互相垂直.
(1)若为线段上的一个动点,证明:∥平面
(2)若,,直线与平面所成角的正弦值为,求点到平面的距离.
练透核心考点
1.(2023·云南昆明·昆明市第三中学校考模拟预测)如图,已知是侧棱长和底面边长均等于的直三棱柱,是侧棱的中点.则点到平面的距离为(????)
A. B. C. D.
2.(2023·重庆·统考模拟预测)在多面体中,四边形是边长为4的正方形,,△ABC是正三角形.
??
(1)若为AB的中点,求证:直线平面;
(2)若点在棱上且,求点C到平面的距离.
??
3.(2023春·北京东城·高三北京市第十一中学校考阶段练习)如图所示,在直三棱柱中,,,点、分别为棱、的中点,点是线段上的点(不包括两个端点).
??
(1)设平面与平面相交于直线,求证:;
(2)是否存在一点,使得二面角的余弦值为,如果存在,求出的值;如果不存在,说明理由;
(3)当为线段的中点时,求点到平面的距离.
4.(2023·湖北襄阳·襄阳四中校考模拟预测)斜三棱柱的各棱长都为,点在下底面的投影为的中点.
??
(1)在棱(含端点)上是否存在一点使?若存在,求出的长;若不存在
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