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1、
課時分層作業(yè)(十八) 空間向量與平行關系
(建議用時:40分鐘)
[基礎達標練]
一、選擇題
1.已知直線l的方向向量是a=(3,2,1),平面α的法向量是u=(-1,2,-1),則l與α的位置關系是( )
A.l⊥α B.l∥α
C.l與α相交但不垂直 D.l∥α或l?α
D [因為au=-3+4-1=0,所以a⊥u,所以l∥α或l?α.]
2.已知A(0,y,3),B(-1,-2,z),若直線l的方向向量v=(2,1,3)與直線AB的方向向量平行,則y+z等于( )
A.-3 B.0 C.1 D.3
B [由題意,得=(-1,-2-y,
2、z-3),則==,解得y=-,z=,所以y+z=0,故選B.]
3.已知平面α內有一個點A(2,-1,2),α的一個法向量為n=(3,1,2),則下列點P中,在平面α內的是( )
A.(1,-1,1) B.
C. D.
B [對于B,=,
則n=(3,1,2)=0,
∴n⊥,則點P在平面α內.]
4.若=λ+μ,則直線AB與平面CDE的位置關系是( )
【導學號:46342164】
A.相交 B.平行
C.在平面內 D.平行或在平面內
D [∵=λ+μ,∴,,共面,則AB與平面CDE的位置關系是平行或在平面內.]
5.若平面α,β的一個法向量分別為m=,n
3、=,則( )
A.α∥β B.α⊥β
C.α與β相交但不垂直 D.α∥β或α與β重合
D [因為n=-3m,所以m∥n,因此α∥β或α與β重合.]
二、填空題
6.如圖325,在正三棱錐SABC中,點O是△ABC的外心,點D是棱BC的中點,則平面ABC的一個法向量可以是________,平面SAD的一個法向量可以是________.
圖325
, [由題意知SO⊥平面ABC,BC⊥平面SAD.
因此平面ABC的一個法向量可以是,平面SAD的一個法向量可以是.]
7.若a=(2x,1,3),b=(1,-2y,9),且a與b為共線向量,則x=________,y=_____
4、___.
?。由題意得==,∴x=,y=-.]
8.已知直線l∥平面ABC,且l的一個方向向量為a=(2,m,1),A(0,0,1),B(1,0,0),C(0,1,0),則實數m的值是________.
【導學號:46342165】
-3 [∵l∥平面ABC,
∴存在實數x,y,使a=x+y,=(1,0,-1),=(0,1,-1),
∴(2,m,1)=x(1,0,-1)+y(0,1,-1)
=(x,y,-x-y),
∴∴m=-3.]
三、解答題
9.如圖326,在正方體ABCDA1B1C1D1中,M,N,P分別是AD1,BD和B1C的中點,利用向量法證明:
圖3
5、26
(1)MN∥平面CC1D1D;
(2)平面MNP∥平面CC1D1D.
[證明] (1)以D為坐標原點,,,分別為x,y,z軸的正方向,建立空間直角坐標系(圖略),并設正方體的棱長為2,則A(2,0,0),D(0,0,0),M(1,0,1),N(1,1,0),P(1,2,1).
由正方體的性質知AD⊥平面CC1D1D,所以=(2,0,0)為平面CC1D1D的一個法向量.
由于=(0,1,-1),則=02+10+(-1)0=0,所以⊥.
又MN?平面CC1D1D,所以MN∥平面CC1D1D.
(2)由于=(0,2,0),=(0,2,0),所以∥,
即MP∥DC.
由于MP?
6、平面CC1D1D,所以MP∥平面CC1D1D.
又由(1),知MN∥平面CC1D1D,MN∩MP=M,
所以由兩個平面平行的判定定理,知平面MNP∥平面CC1D1D.
10.如圖327,四棱錐PABCD中,PA⊥平面ABCD,PB與底面所成的角為45,底面ABCD為直角梯形,∠ABC=∠BAD=90,PA=BC=AD=1.問:在棱PD上是否存在一點E,使得CE∥平面PAB?若存在,求出E點的位置;若不存在,請說明理由.
圖327
[解] 分別以AB,AD,AP為x,y,z軸建立空間直角坐標系,如圖,則P(0,0,1),C(1,1,0),D(0,2,0), 設E(0,y,z),則
7、
=(0,y,z-1),=(0,2,-1),
∵∥,∴y(-1)-2(z-1)=0,①
∵=(0,2,0)是平面PAB的法向量,
=(-1,y-1,z),
∴由CE∥平面PAB, 可得⊥,
∴(-1,y-1,z)(0,2,0)=2(y-1)=0,
∴y=1,代入①式得z=.∴E是PD的中點,
即存在點E為PD中點時,CE∥平面PAB.
[能力提升練]
1.若a=是平面α的一個法向量,且b=(-1,2,1),c=與平面α都平行,則向量a等于( )
A.
B.
C.
D.
D [由題意,知ab=0,ac=0,即,
解得,所以a=.]
2.已知=(-3,1,2)
8、,平面α的一個法向量為n=(2,-2,4),點A不在平面α內,則直線AB與平面α的位置關系為( )
A.AB⊥α
B.AB?α
C.AB與α相交但不垂直
D.AB∥α
D [因為n=2(-3)+(-2)1+42=0,所以n⊥.又點A不在平面α內,n為平面α的一個法向量,所以AB∥α,故選D.]
3.若A,B,C是平面α內的三點,設平面α的法向量a=(x,y,z),則x∶y∶z=________.
【導學號:46342166】
2∶3∶(-4) [因為=,
=,
又因為a=0,a=0,
所以
解得
所以x∶y∶z=y(tǒng)∶y∶=2∶3∶(-4).]
4.如圖328,在
9、長方體ABCDA1B1C1D1中,AA1=AD=1,E為CD的中點,點P在棱AA1上,且DP∥平面B1AE,則AP的長為________.
圖328
[建立以AB,AD,AA1所在直線分別為x,y,z軸的空間直角坐標系(圖略),
設|AB|=a,點P坐標為(0,0,b)
則B1(a,0,1),D(0,1,0),E
=(a,0,1),=
=(0,-1,b),∵DP∥平面B1AE,
∴存在實數λ,μ,設=λ+μ
即(0,-1,b)=λ(a,0,1)+μ
=
∴∴b=λ=,即AP=.]
5.如圖329,在正方體ABCDA1B1C1D1中,O為底面ABCD的中心,P是DD1
10、的中點.設Q是CC1上的點,則當點Q在什么位置時,平面D1BQ∥平面PAO?
圖329
[解] 建立如圖所示的空間直角坐標系Dxyz,設正方體的棱長為2,
則O(1,1,0),A(2,0,0),P(0,0,1),B(2,2,0),D1(0,0,2),
∴=(1,-1,0),=(-1,-1,1),=(-2,-2,2).
設平面PAO的法向量為n1=(x,y,z),
則,即
令x=1,則y=1,z=2,
∴平面PAO的一個法向量為n1=(1,1,2).
若平面D1BQ∥平面PAO,則n1也是平面D1BQ的一個法向量.
設Q(0,2,c),則=(-2,0,c),
∴n1=0,即-2+2c=0,∴c=1,
這時n1=-2-2+4=0.
∴當Q為CC1的中點時,平面D1BQ∥平面PAO.
6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375