空间直角坐标系和空间向量典型例题.docxVIP

空间直角坐标系和空间向量典型例题.docx

  1. 1、本文档共8页,可阅读全部内容。
  2. 2、有哪些信誉好的足球投注网站(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
  3. 3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载
  4. 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
  5. 5、该文档为VIP文档,如果想要下载,成为VIP会员后,下载免费。
  6. 6、成为VIP后,下载本文档将扣除1次下载权益。下载后,不支持退款、换文档。如有疑问请联系我们
  7. 7、成为VIP后,您将拥有八大权益,权益包括:VIP文档下载权益、阅读免打扰、文档格式转换、高级专利检索、专属身份标志、高级客服、多端互通、版权登记。
  8. 8、VIP文档为合作方或网友上传,每下载1次, 网站将根据用户上传文档的质量评分、类型等,对文档贡献者给予高额补贴、流量扶持。如果你也想贡献VIP文档。上传文档
查看更多

空间直角坐标系和空间向量典型例题

第PAGE页共NUMPAGES页

第PAGE页共NUMPAGES页

第PAGE页共NUMPAGES页

空间直角坐标系与空间向量

一、建立空间直角坐标系的几种方法

构建原则:

遵循对称性,尽可能多的让点落在坐标轴上。

作法:

充分利用图形中的垂直关系或构造垂直关系来建立空间直角坐标系.

类型举例如下:

(一)用共顶点的互相垂直的三条棱构建直角坐标系

例1已知直四棱柱ABCD-A1B1C1D1中,AA1=2,底面ABCD是直角梯形,∠A为直角,AB∥CD,AB=4,AD=2,DC=1,求异面直线BC1与DC所成角的余弦值.

解析:如图1,以D为坐标原点,分别以DA、DC、DD1所在直线为x、y、z轴建立空间直角坐标系,则C1(0,1,2)、B(2,4,0),

∴,.

设与所成的角为,

则.

(二)利用线面垂直关系构建直角坐标系

例2如图2,在三棱柱ABC-A1B1C1中,AB⊥侧面BB1C1C,E为棱CC1上异于C、C1的一点,EA⊥EB1.已知,BB1=2,BC=1,∠BCC1=.求二面角A-EB1-A1的平面角的正切值.

解析:如图2,以B为原点,分别以BB1、BA所在直线为y轴、z轴,过B点垂直于平面AB1的直线为x轴建立空间直角坐标系.

由于BC=1,BB1=2,AB=,∠BCC1=,

∴在三棱柱ABC-A1B1C1中,有B(0,0,0)、A(0,0,)、B1(0,2,0)、.设且,

由EA⊥EB1,得,

,∴,

即或(舍去).故.

由已知有故二面角A-EB1-A1的平面角的大小为向量与的夹角.

因,

故,即

(三)利用面面垂直关系构建直角坐标系

例3如图3,在四棱锥V-ABCD中,底面ABCD是正方形,侧面VAD是正三角形,平面VAD⊥底面ABCD.

(1)证明AB⊥平面VAD;

(2)求面VAD与面VDB所成的二面角的余弦值.

解析:(1)取AD的中点O为原点,建立如图3所示的空间直角坐标系.

设AD=2,则A(1,0,0)、D(-1,0,0)、B(1,2,0)、V(0,0,),

∴=(0,2,0),=(1,0,-).

由,得

AB⊥VA.

又AB⊥AD,从而AB与平面VAD内两条相交直线VA、AD都垂直,

∴AB⊥平面VAD;

(2)设E为DV的中点,则

∴.

∴,

∴EB⊥DV.

又EA⊥DV,因此∠AEB是所求二面角的平面角.

∴.

故所求二面角的余弦值为.

(四)利用正棱锥的中心与高所在直线构建直角坐标系

例4已知正四棱锥V-ABCD中,E为VC中点,正四棱锥底面边长为2a,高为h.

(1)求∠DEB的余弦值;

(2)若BE⊥VC,求∠DEB的余弦值.

解析:(1)如图4,以V在平面AC的射影O为坐标原点建立空间直角坐标系,其中Ox∥BC,Oy∥AB,则由AB=2a,OV=h,有B(a,a,0)、C(-a,a,0)、D(-a,-a,0)、V(0,0,h)、

∴,.

∴,

即;

(2)因为E是VC的中点,又BE⊥VC,

所以,即,

∴,∴.

这时,即.

引入空间向量坐标运算,使解立体几何问题避免了传统方法进行繁琐的空间分析,只需建立空间直角坐标系进行向量运算,而如何建立恰当的坐标系,成为用向量解题的关键步骤之一.下面以高考考题为例,剖析建立空间直角坐标系的三条途径.

(五)利用图形中的对称关系建立坐标系

图形中虽没有明显交于一点的三条直线,但有一定对称关系(如正三棱柱、正四棱柱等),利用自身对称性可建立空间直角坐标系.

例5已知两个正四棱锥P-ABCD与Q-ABCD的高都为2,AB=4.

(1)证明:PQ⊥平面ABCD;

(2)求异面直线AQ与PB所成的角;

(3)求点P到面QAD的距离.

简解:(1)略;

(2)由题设知,ABCD是正方形,且AC⊥BD.由(1),PQ⊥平面ABCD,故可分别以直线为x,y,z轴建立空间直角坐标系(如图1),易得,.

所求异面直线所成的角是.

(3)由(2)知,点设n=(x,y,z)是平面QAD的一个法向量,则得取x=1,得.点P到平面QAD的距离.

点评:利用图形所具备的对称性,建立空间直角坐标系后,相关点与向量的坐标应容易得出.第(3)问也可用“等体积法”求距离.

二、向量法解立体几何

知识点

向量的数量积和坐标运算

a,b是两个非零向量,它们的夹角为θ,则数|a|?|b|?cosθ叫做a与b的数量积(或内积),记作a

若a=

①a?

②|a

③a

④cos

例题讲解

题型:求角度相关

1.异面直线m,

图1分别在直线m,n上取定向量a,b,则异面直线m,n所成

文档评论(0)

QualityDocument + 关注
实名认证
文档贡献者

该用户很懒,什么也没介绍

1亿VIP精品文档

相关文档