资源简介 (共35张PPT)第一章章末复习提升网络构建空间向量可以看作是平面向量的推广,有许多概念和运算与平面向量是相同的,如模、零向量、单位向量、相等向量、相反向量等概念,加减法的三角形法则和平行四边形法则,数乘运算与向量共线的判断、数量积运算、夹角公式、求模公式等等.一、空间向量的概念及运算例1(2)如图所示,在平行六面体ABCD-A1B1C1D1中,以顶点A为端点的三条棱长都为1,且两两夹角为60°.(多选)如图,在四棱锥S-ABCD中,底面ABCD是边长为1的正方形,S到A,B,C,D的距离都等于2.以下结论正确的是训练1√√√用空间向量判断空间中线、面位置关系的类型与方法总结:(1)线线平行:证明两条直线平行,只需证明两条直线的方向向量是共线向量.(2)线线垂直:证明两条直线垂直,只需证明两条直线的方向向量垂直.(3)线面平行:用向量证明线面平行的方法主要有:①证明直线的方向向量与平面的法向量垂直;②证明可在平面内找到一个向量与直线的方向向量是共线向量.(4)线面垂直:用向量证明线面垂直的方法主要有:①证明直线的方向向量与平面的法向量平行;②利用线面垂直的判定定理转化为线线垂直问题.(5)面面平行:①证明两个平面的法向量平行(即是共线向量);②转化为线面平行、线线平行问题.(6)面面垂直:①证明两个平面的法向量互相垂直;②转化为线面垂直、线线垂直问题.二、利用空间向量证明线面位置关系例2在四棱锥P-ABCD中,AB⊥AD,CD⊥AD,PA⊥底面ABCD,PA=AD=CD=2AB=2,M为PC的中点.(1)求证:BM∥平面PAD;如图,以A为原点,以AB,AD,AP分别为x轴、y轴、z轴建立空间直角坐标系,则B(1,0,0),D(0,2,0),P(0,0,2),C(2,2,0),M(1,1,1).(2)平面PAD内是否存在一点N,使MN⊥平面PBD?若存在,确定N的位置;若不存在,说明理由.如图所示,已知四棱锥P-ABCD的底面是直角梯形,∠ABC=∠BCD=90°,AB=BC=PB=PC=2CD,侧面PBC⊥底面ABCD.证明:训练2(1)PA⊥BD;取BC的中点O,连接PO,∵平面PBC⊥底面ABCD,△PBC为等边三角形,平面PBC∩底面ABCD=BC,PO?平面PBC,∴PO⊥底面ABCD.(2)平面PAD⊥平面PAB.三、利用空间向量求距离空间中两种距离的计算公式图1图2例3已知四边形ABCD是边长为4的正方形,E,F分别是AB,AD的中点,CG垂直于正方形ABCD所在的平面,且CG=2,求点B到平面EFG的距离.以C为坐标原点,CB,CD,CG所在直线分别为x轴、y轴、z轴,建立如图所示的空间直角坐标系Cxyz.由题意可知G(0,0,2),E(4,-2,0),F(2,-4,0),B(4,0,0),设平面EFG的法向量为n=(x,y,z).训练3√√四、利用空间向量求空间角空间中三种角的计算公式例4如图所示,在长方体ABCD-A1B1C1D1中,AB=5,AD=8,AA1=4,M为B1C1上一点且B1M=2,点N在线段A1D上,A1D⊥AN.建立空间直角坐标系,如图所示,则A(0,0,0),A1(0,0,4),M(5,2,4),D(0,8,0).又A1D⊥AN,AM∩AN=A,AM,AN?平面AMN,∴A1D⊥平面AMN,(3)求平面ANM与平面ABCD夹角的余弦值.训练4(1)求证:BF∥平面ADE;(2)求直线CE与平面BDE所成角的正弦值; 一、空间向量的概念及运算空间向量可以看作是平面向量的推广,有许多概念和运算与平面向量是相同的,如模、零向量、单位向量、相等向量、相反向量等概念,加减法的三角形法则和平行四边形法则,数乘运算与向量共线的判断、数量积运算、夹角公式、求模公式等等.例1 (1)如图所示,在平行六面体ABCD-A1B1C1D1中,=a,=b,=c.M是C1D1的中点,点N是CA1上的点,且CN∶NA1=4∶1.用a,b,c表示以下向量:①;②.解 ①=(+)=[(++)+(+)]=(+2+2)=a+b+c.②=+=+(-)=++=a+b+c.(2)如图所示,在平行六面体ABCD-A1B1C1D1中,以顶点A为端点的三条棱长都为1,且两两夹角为60°.①求的长;②求与夹角的余弦值.解 记=a,=b,=c,则|a|=|b|=|c|=1,〈a,b〉=〈b,c〉=〈c,a〉=60°,∴a·b=b·c=c·a=.①||2=(a+b+c)2=a2+b2+c2+2(a·b+b·c+c·a)=1+1+1+2×=6,∴||=.②=b+c-a,=a+b,∴||=,||=,·=(b+c-a)·(a+b)=b2-a2+a·c+b·c=1,∴cos〈,〉==.训练1 (多选)如图,在四棱锥S-ABCD中,底面ABCD是边长为1的正方形,S到A,B,C,D的距离都等于2.以下结论正确的是( )A.+++=0B.(-)·(-)=0C.-+-=0D.·=·答案 BCD解析 可以推出:(-)·(-)=·=0,所以B正确;-+-=+=0,所以C正确;又因为底面ABCD是边长为1的正方形,SA=SB=SC=SD=2,所以·=2×2×cos∠ASB,·=2×2×cos∠CSD,而∠ASB=∠CSD,于是·=·,因此D正确.二、利用空间向量证明线面位置关系用空间向量判断空间中线、面位置关系的类型与方法总结:(1)线线平行:证明两条直线平行,只需证明两条直线的方向向量是共线向量.(2)线线垂直:证明两条直线垂直,只需证明两条直线的方向向量垂直.(3)线面平行:用向量证明线面平行的方法主要有:①证明直线的方向向量与平面的法向量垂直;②证明可在平面内找到一个向量与直线的方向向量是共线向量.(4)线面垂直:用向量证明线面垂直的方法主要有:①证明直线的方向向量与平面的法向量平行;②利用线面垂直的判定定理转化为线线垂直问题.(5)面面平行:①证明两个平面的法向量平行(即是共线向量);②转化为线面平行、线线平行问题.(6)面面垂直:①证明两个平面的法向量互相垂直;②转化为线面垂直、线线垂直问题.例2 在四棱锥P-ABCD中,AB⊥AD,CD⊥AD,PA⊥底面ABCD,PA=AD=CD=2AB=2,M为PC的中点.(1)求证:BM∥平面PAD;(2)平面PAD内是否存在一点N,使MN⊥平面PBD?若存在,确定N的位置;若不存在,说明理由.解 如图,以A为原点,以AB,AD,AP分别为x轴、y轴、z轴建立空间直角坐标系,则B(1,0,0),D(0,2,0),P(0,0,2),C(2,2,0),M(1,1,1).(1)证明 ∵=(0,1,1),平面PAD的一个法向量为n=(1,0,0),∴·n=0,即⊥n,又BM 平面PAD,∴BM∥平面PAD.(2)=(-1,2,0),=(1,0,-2).假设平面PAD内存在一点N,使MN⊥平面PBD.设N(0,y,z),则=(-1,y-1,z-1),从而MN⊥BD,MN⊥PB,∴即∴∴N,∴ 在平面PAD内存在一点N,使MN⊥平面PBD.训练2 如图所示,已知四棱锥P-ABCD的底面是直角梯形,∠ABC=∠BCD=90°,AB=BC=PB=PC=2CD,侧面PBC⊥底面ABCD.证明:(1)PA⊥BD;(2)平面PAD⊥平面PAB.证明 (1)取BC的中点O,连接PO,∵平面PBC⊥底面ABCD,△PBC为等边三角形,平面PBC∩底面ABCD=BC,PO 平面PBC,∴PO⊥底面ABCD.以BC的中点O为坐标原点,以BC所在直线为x轴,过点O与AB平行的直线为y轴,OP所在直线为z轴,建立空间直角坐标系,如图所示.不妨设CD=1,则AB=BC=2,PO=,∴A(1,-2,0),B(1,0,0),D(-1,-1,0),P(0,0,),∴=(-2,-1,0),=(1,-2,-).∵·=(-2)×1+(-1)×(-2)+0×(-)=0,∴⊥,∴PA⊥BD.(2)取PA的中点M,连接DM,则M.∵=,=(1,0,-),∴·=×1+0×0+×(-)=0,∴⊥,即DM⊥PB.∵·=×1+0×(-2)+×(-)=0,∴⊥,即DM⊥PA.又∵PA∩PB=P,PA,PB 平面PAB,∴DM⊥平面PAB.∵DM 平面PAD,∴平面PAD⊥平面PAB.三、利用空间向量求距离空间中两种距离的计算公式(1)点P到直线l的距离:已知直线l的单位方向向量为u,A是直线l上的定点,P是直线l外一点,设=a,向量在直线l上的投影向量为=(a·u)u,则点P到直线l的距离为(如图1).图1(2)点P到平面α的距离:设平面α的法向量为n,A是平面α内的定点,P是平面α外一点,则点P到平面α的距离为(如图2).图2例3 已知四边形ABCD是边长为4的正方形,E,F分别是AB,AD的中点,CG垂直于正方形ABCD所在的平面,且CG=2,求点B到平面EFG的距离.解 以C为坐标原点,CB,CD,CG所在直线分别为x轴、y轴、z轴,建立如图所示的空间直角坐标系Cxyz.由题意可知G(0,0,2),E(4,-2,0),F(2,-4,0),B(4,0,0),∴=(4,-2,-2),=(2,-4,-2),=(0,-2,0).设平面EFG的法向量为n=(x,y,z).由得∴令y=1,则n=(-1,1,-3),故点B到平面EFG的距离为d===.训练3 (多选)已知正方体ABCD A1B1C1D1的棱长为1,E,O分别是A1B1,A1C1的中点,点P在正方体内部且满足=++,则下列说法正确的是( )A.点A到直线BE的距离是B.点O到平面ABC1D1的距离为C.平面A1BD与平面B1CD1间的距离为D.点P到直线AB的距离为答案 BC解析 如图,建立空间直角坐标系,则A(0,0,0),B(1,0,0),D(0,1,0),A1(0,0,1),C1(1,1,1),D1(0,1,1),E,O,所以=(-1,0,0),=.设∠ABE=θ,则cos θ==,所以sin θ==,故点A到直线BE的距离d1=||sin θ=,故A错误.易知=,平面ABC1D1的一个法向量为=(0,-1,1),则点O到平面ABC1D1的距离d2===,故B正确.=(1,0,-1),=(0,1,-1),=(0,1,0).设平面A1BD的法向量为n=(x,y,z),则所以令z=1,得y=1,x=1,所以n=(1,1,1),所以点D1到平面A1BD的距离d3===.因为平面A1BD∥平面B1CD1,所以平面A1BD与平面B1CD1间的距离等于点D1到平面A1BD的距离,所以平面A1BD与平面B1CD1间的距离为,故C正确.因为=++,所以=.又=(1,0,0),所以=,所以点P到直线AB的距离d4===,故D错误.故选BC.四、利用空间向量求空间角空间中三种角的计算公式(1)两条异面直线所成的角θ:cos θ=|cos〈u,ν〉|==(其中u,v分别是两异面直线的方向向量).(2)直线和平面所成的角θ:sin θ=|cos〈u,n〉|==(其中u是直线的方向向量,n是平面的法向量).(3)两个平面的夹角θ:cos θ=|cos〈n1,n2〉|==(其中n1,n2分别是两平面的法向量).例4 如图所示,在长方体ABCD-A1B1C1D1中,AB=5,AD=8,AA1=4,M为B1C1上一点且B1M=2,点N在线段A1D上,A1D⊥AN.(1)求cos〈,〉;(2)求直线AD与平面ANM所成角的正弦值;(3)求平面ANM与平面ABCD夹角的余弦值.解 建立空间直角坐标系,如图所示,则A(0,0,0),A1(0,0,4),M(5,2,4),D(0,8,0).(1)∵=(5,2,4),=(0,8,-4),∴·=0+16-16=0,∴⊥.∴cos〈,〉=0.(2)由(1)知A1D⊥AM,又A1D⊥AN,AM∩AN=A,AM,AN 平面AMN,∴A1D⊥平面AMN,∴=(0,8,-4)是平面ANM的一个法向量.又=(0,8,0),||=4,||=8,·=64,∴cos〈,〉===,∴AD与平面ANM所成角的正弦值为.(3)由(2)知平面ANM的一个法向量是=(0,8,-4),又平面ABCD的一个法向量是a=(0,0,1),∴cos〈,a〉===-,∴平面ANM与平面ABCD夹角的余弦值为.训练4 如图,AE⊥平面ABCD,CF∥AE,AD∥BC,AD⊥AB,AB=AD=1,AE=BC=2.(1)求证:BF∥平面ADE;(2)求直线CE与平面BDE所成角的正弦值;(3)若平面EBD与平面FBD夹角的余弦值为,求线段CF的长.解 依题意,建立以A为原点,分别以,,的方向为x轴,y轴,z轴正方向的空间直角坐标系(如图),可得A(0,0,0),B(1,0,0),C(1,2,0),D(0,1,0),E(0,0,2).设CF=h(h>0),则F(1,2,h).(1)证明 依题意,=(1,0,0)是平面ADE的法向量,又=(0,2,h),可得·=0,又因为直线BF 平面ADE,所以BF∥平面ADE.(2)依题意,=(-1,1,0),=(-1,0,2),=(-1,-2,2).设n=(x,y,z)为平面BDE的法向量,则即不妨令z=1,可得n=(2,2,1).因此有cos〈,n〉==-.所以直线CE与平面BDE所成角的正弦值为.(3)设m=(x1,y1,z1)为平面BDF的法向量,则即不妨令y1=1,可得m=.由题意,有|cos〈m,n〉|===,解得h=.经检验,符合题意.所以,线段CF的长为.一、空间向量的概念及运算空间向量可以看作是平面向量的推广,有许多概念和运算与平面向量是相同的,如模、零向量、单位向量、相等向量、相反向量等概念,加减法的三角形法则和平行四边形法则,数乘运算与向量共线的判断、数量积运算、夹角公式、求模公式等等.例1 (1)如图所示,在平行六面体ABCD-A1B1C1D1中,=a,=b,=c.M是C1D1的中点,点N是CA1上的点,且CN∶NA1=4∶1.用a,b,c表示以下向量:①;②. (2)如图所示,在平行六面体ABCD-A1B1C1D1中,以顶点A为端点的三条棱长都为1,且两两夹角为60°.①求的长;②求与夹角的余弦值. 训练1 (多选)如图,在四棱锥S-ABCD中,底面ABCD是边长为1的正方形,S到A,B,C,D的距离都等于2.以下结论正确的是( )A.+++=0B.(-)·(-)=0C.-+-=0D.·=·二、利用空间向量证明线面位置关系用空间向量判断空间中线、面位置关系的类型与方法总结:(1)线线平行:证明两条直线平行,只需证明两条直线的方向向量是共线向量.(2)线线垂直:证明两条直线垂直,只需证明两条直线的方向向量垂直.(3)线面平行:用向量证明线面平行的方法主要有:①证明直线的方向向量与平面的法向量垂直;②证明可在平面内找到一个向量与直线的方向向量是共线向量.(4)线面垂直:用向量证明线面垂直的方法主要有:①证明直线的方向向量与平面的法向量平行;②利用线面垂直的判定定理转化为线线垂直问题.(5)面面平行:①证明两个平面的法向量平行(即是共线向量);②转化为线面平行、线线平行问题.(6)面面垂直:①证明两个平面的法向量互相垂直;②转化为线面垂直、线线垂直问题.例2 在四棱锥P-ABCD中,AB⊥AD,CD⊥AD,PA⊥底面ABCD,PA=AD=CD=2AB=2,M为PC的中点.(1)求证:BM∥平面PAD;(2)平面PAD内是否存在一点N,使MN⊥平面PBD?若存在,确定N的位置;若不存在,说明理由. 训练2 如图所示,已知四棱锥P-ABCD的底面是直角梯形,∠ABC=∠BCD=90°,AB=BC=PB=PC=2CD,侧面PBC⊥底面ABCD.证明:(1)PA⊥BD;(2)平面PAD⊥平面PAB. 三、利用空间向量求距离空间中两种距离的计算公式(1)点P到直线l的距离:已知直线l的单位方向向量为u,A是直线l上的定点,P是直线l外一点,设=a,向量在直线l上的投影向量为=(a·u)u,则点P到直线l的距离为(如图1).图1(2)点P到平面α的距离:设平面α的法向量为n,A是平面α内的定点,P是平面α外一点,则点P到平面α的距离为(如图2).图2例3 已知四边形ABCD是边长为4的正方形,E,F分别是AB,AD的中点,CG垂直于正方形ABCD所在的平面,且CG=2,求点B到平面EFG的距离. 训练3 (多选)已知正方体ABCD A1B1C1D1的棱长为1,E,O分别是A1B1,A1C1的中点,点P在正方体内部且满足=++,则下列说法正确的是( )A.点A到直线BE的距离是B.点O到平面ABC1D1的距离为C.平面A1BD与平面B1CD1间的距离为D.点P到直线AB的距离为四、利用空间向量求空间角空间中三种角的计算公式(1)两条异面直线所成的角θ:cos θ=|cos〈u,ν〉|==(其中u,v分别是两异面直线的方向向量).(2)直线和平面所成的角θ:sin θ=|cos〈u,n〉|==(其中u是直线的方向向量,n是平面的法向量).(3)两个平面的夹角θ:cos θ=|cos〈n1,n2〉|==(其中n1,n2分别是两平面的法向量).例4 如图所示,在长方体ABCD-A1B1C1D1中,AB=5,AD=8,AA1=4,M为B1C1上一点且B1M=2,点N在线段A1D上,A1D⊥AN.(1)求cos〈,〉;(2)求直线AD与平面ANM所成角的正弦值;(3)求平面ANM与平面ABCD夹角的余弦值. 训练4 如图,AE⊥平面ABCD,CF∥AE,AD∥BC,AD⊥AB,AB=AD=1,AE=BC=2.(1)求证:BF∥平面ADE;(2)求直线CE与平面BDE所成角的正弦值;(3)若平面EBD与平面FBD夹角的余弦值为,求线段CF的长. :完成《测评卷》章末检测卷(一) 展开更多...... 收起↑ 资源列表 章末复习提升 课件(共35张ppt)高中数学人教A版选择性必修第一册.pptx 章末复习提升 学案 高中数学人教A版(2019)选择性必修第一册.doc 章末复习提升 教案 高中数学人教A版(2019)选择性必修第一册.doc