专题4 建立空间直角坐标系,找点坐标题型(word版,含答案)

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专题4 建立空间直角坐标系,找点坐标题型(word版,含答案)

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建立空间直角坐标系,找点坐标
考向一
题中有三条两两垂直的直线——直接建系
1、如图,四棱锥P?ABCD中,PA⊥平面ABCD,PB与底面所成的角为45°,底面ABCD为直角梯形,∠ABC=∠BAD=90°,PA=BC=AD=1.
请建立适当空间直角坐标系,并求各个点的坐标
[解] 分别以AB,AD,AP为x,y,z轴建立空间直角坐标系,如图,
则P(0,0,1),C(1,1,0),D(0,2,0)
,A(0,0,0),B(1,0,0)
2、如图,在直三棱柱ABC?A1B1C1的底面△ABC中,CA=CB=1,∠BCA=90°,棱AA1=2,M,N分别为A1B1,A1A的中点,试建立恰当的坐标系求向量,,的坐标.
[解] 由题意知CC1⊥AC,CC1⊥BC,AC⊥BC,以点C为原点,分别以CA,CB,CC1的方向为x轴,y轴,z轴的正方向建立空间直角坐标系C?xyz,如图所示.B(0,1,0),A(1,0,0),A1(1,0,2),N(1,0,1),
∴=(1,-1,1),=(1,-1,2),=(-1,1,-2).
3、已知正方体ABCD?A1B1C1D1的棱长为2,E,F分别为棱BB1,DC的中点,如图所示建立空间直角坐标系.
(1)写出各顶点的坐标;
(2)写出向量,,的坐标.
[解] (1)由题图知A(2,0,0),B(2,2,0),C(0,2,0),D(0,0,0),A1(2,0,2),B1(2,2,2),C1(0,2,2),D1(0,0,2),
(2)因为E,F分别为棱BB1,DC的中点,
由中点坐标公式,得E(2,2,1),F(0,1,0).所以=(-2,-1,-1),=(-2,-1,-2),=(0,2,-1).
考向二
侧棱垂直于底面——做辅助线建系
1、如图所示,△ABC是一个正三角形,EC⊥平面ABC,BD∥CE,且CE=CA=2BD=2,M为AE的中点.
请建立适当空间直角坐标系,并求各个点的坐标
[证明] 建立如图所示的空间直角坐标系C?xyz,
C(0,0,0),A(,1,0),B(0,2,0),E(0,0,2),D(0,2,1),M

2、如图,四棱锥P?ABCD中,PA⊥底面ABCD,PA=BC=CD=2,AC=4,∠ACB=∠ACD=,F为PC的中点.请建立适当空间直角坐标系,并求各个点的坐标
[解] 如图,连接BD交AC于O,因为BC=CD,即△BCD为等腰三角形,又AC平分∠BCD,故AC⊥BD.以O为坐标原点,分别以,,为正交基底建立空间直角坐标系O?xyz.
因为OC=CDcos
=1,AC=4,所以AO=AC-OC=3,又OB=OD=CDsin
=,故A(0,-3,0),B(,0,0),C(0,1,0),D(-,0,0),P(0,-3,2)
,F(0,-1,1)。
3、 如图,四棱锥P?ABCD中,PA⊥底面ABCD,AD∥BC,AB=AD=AC=3,PA=BC=4,M为线段AD上一点,AM=2MD,N为PC的中点.请建立适当空间直角坐标系,并求各个点的坐标
以A为坐标原点,的方向为x轴正方向,建立如图所示的空间直角坐标系A?xyz.
由题意知P(0,0,4),M(0,2,0),C(,2,0),N,A(0,0,0),D(0,3,0),B(,-1,0)
4如图,四面体ABCD中,△ABC是正三角形,△ACD是直角三角形,∠ABD=∠CBD,AB=BD=2.请建立适当空间直角坐标系,并求各个点的坐标
【解析】由题设知,两两垂直,以为坐标原点,的方向为轴正方向,,建立如图所示的空间直角坐标系,则
考向三
侧面垂直于底面——做辅助线建系
1、如图所示,正三棱柱ABC?A1B1C1的所有棱长都为2,D为CC1的中点.
请建立适当空间直角坐标系,并求各个点的坐标
【解析】如图所示,取BC的中点O,连接AO.因为△ABC为正三角形,所以AO⊥BC.
因为在正三棱柱ABC?A1B1C1中,平面ABC⊥平面BCC1B1,所以AO⊥平面BCC1B1.
取B1C1的中点O1,以O为原点,以,,分别为x轴,y轴,z轴的正方向建立空间直角坐标系,则B(1,0,0),D(-1,1,0),A1(0,2,),A(0,0,),B1(1,2,0),C(-1,0,0),
C1(-1,2,0).
2、已知正三棱柱ABC?A1B1C1,底面边长AB=2,AB1⊥BC1,点O,O1分别是边AC,A1C1的中点,AB1=2,请建立适当空间直角坐标系,并求各个点的坐标
[解] (1)如图建立空间直角坐标系,
由题意得A(0,-1,0),B(,0,0),C(0,1,0),B1(,0,2),C1(0,1,2),
3、如图,在三棱柱OAB?O1A1B1中,平面OBB1O1⊥平面OAB,∠O1OB=60°,∠AOB=90°,且OB=OO1=2,OA=,请建立适当空间直角坐标系,并求各个点的坐标.
[解] 建立如图所示的空间直角坐标系,则O(0,0,0),O1(0,1,),A(,0,0),A1(,1,),B(0,2,0),B1(0,3,).
考向四
正棱锥——作辅助线建系
1、如图,在正四棱锥P?ABCD中,底面ABCD是边长为1的正方形,O是AC与BD的交点,PO=1,M是PC的中点.
在如图的空间直角坐标系中,求的坐标;还可以怎么建系?
[解] =(1,0,0),=(0,1,0).
∵A(0,0,0),O,P,∴=-=,
∴=-a+b+c=-(1,0,0)+(0,1,0)+=.法二建系:以点O为原点,OA,OB,OP分别为x,y,z轴建立空间直角坐标系
2、已知在正四面体A?BCD中,E为棱AD的中点,AB=2,请建立适当空间直角坐标系,并求各个点的坐标.
解析:作AO⊥平面BCD于点O,则O是△BCD的中心,以O为坐标原点,直线OD为y轴,直线OA为z轴建立空间直角坐标系,如图所示.则O(0,0,0),A,C,E,B,-

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