資源簡介 (共35張PPT)第一章章末復習提升網絡構建空間向量可以看作是平面向量的推廣,有許多概念和運算與平面向量是相同的,如模、零向量、單位向量、相等向量、相反向量等概念,加減法的三角形法則和平行四邊形法則,數乘運算與向量共線的判斷、數量積運算、夾角公式、求模公式等等.一、空間向量的概念及運算例1(2)如圖所示,在平行六面體ABCD-A1B1C1D1中,以頂點A為端點的三條棱長都為1,且兩兩夾角為60°.(多選)如圖,在四棱錐S-ABCD中,底面ABCD是邊長為1的正方形,S到A,B,C,D的距離都等于2.以下結論正確的是訓練1√√√用空間向量判斷空間中線、面位置關系的類型與方法總結:(1)線線平行:證明兩條直線平行,只需證明兩條直線的方向向量是共線向量.(2)線線垂直:證明兩條直線垂直,只需證明兩條直線的方向向量垂直.(3)線面平行:用向量證明線面平行的方法主要有:①證明直線的方向向量與平面的法向量垂直;②證明可在平面內找到一個向量與直線的方向向量是共線向量.(4)線面垂直:用向量證明線面垂直的方法主要有:①證明直線的方向向量與平面的法向量平行;②利用線面垂直的判定定理轉化為線線垂直問題.(5)面面平行:①證明兩個平面的法向量平行(即是共線向量);②轉化為線面平行、線線平行問題.(6)面面垂直:①證明兩個平面的法向量互相垂直;②轉化為線面垂直、線線垂直問題.二、利用空間向量證明線面位置關系例2在四棱錐P-ABCD中,AB⊥AD,CD⊥AD,PA⊥底面ABCD,PA=AD=CD=2AB=2,M為PC的中點.(1)求證:BM∥平面PAD;如圖,以A為原點,以AB,AD,AP分別為x軸、y軸、z軸建立空間直角坐標系,則B(1,0,0),D(0,2,0),P(0,0,2),C(2,2,0),M(1,1,1).(2)平面PAD內是否存在一點N,使MN⊥平面PBD?若存在,確定N的位置;若不存在,說明理由.如圖所示,已知四棱錐P-ABCD的底面是直角梯形,∠ABC=∠BCD=90°,AB=BC=PB=PC=2CD,側面PBC⊥底面ABCD.證明:訓練2(1)PA⊥BD;取BC的中點O,連接PO,∵平面PBC⊥底面ABCD,△PBC為等邊三角形,平面PBC∩底面ABCD=BC,PO?平面PBC,∴PO⊥底面ABCD.(2)平面PAD⊥平面PAB.三、利用空間向量求距離空間中兩種距離的計算公式圖1圖2例3已知四邊形ABCD是邊長為4的正方形,E,F分別是AB,AD的中點,CG垂直于正方形ABCD所在的平面,且CG=2,求點B到平面EFG的距離.以C為坐標原點,CB,CD,CG所在直線分別為x軸、y軸、z軸,建立如圖所示的空間直角坐標系Cxyz.由題意可知G(0,0,2),E(4,-2,0),F(2,-4,0),B(4,0,0),設平面EFG的法向量為n=(x,y,z).訓練3√√四、利用空間向量求空間角空間中三種角的計算公式例4如圖所示,在長方體ABCD-A1B1C1D1中,AB=5,AD=8,AA1=4,M為B1C1上一點且B1M=2,點N在線段A1D上,A1D⊥AN.建立空間直角坐標系,如圖所示,則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與平面ABCD夾角的余弦值.訓練4(1)求證:BF∥平面ADE;(2)求直線CE與平面BDE所成角的正弦值; 一、空間向量的概念及運算空間向量可以看作是平面向量的推廣,有許多概念和運算與平面向量是相同的,如模、零向量、單位向量、相等向量、相反向量等概念,加減法的三角形法則和平行四邊形法則,數乘運算與向量共線的判斷、數量積運算、夾角公式、求模公式等等.例1 (1)如圖所示,在平行六面體ABCD-A1B1C1D1中,=a,=b,=c.M是C1D1的中點,點N是CA1上的點,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)如圖所示,在平行六面體ABCD-A1B1C1D1中,以頂點A為端點的三條棱長都為1,且兩兩夾角為60°.①求的長;②求與夾角的余弦值.解 記=a,=b,=c,則|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〈,〉==.訓練1 (多選)如圖,在四棱錐S-ABCD中,底面ABCD是邊長為1的正方形,S到A,B,C,D的距離都等于2.以下結論正確的是( )A.+++=0B.(-)·(-)=0C.-+-=0D.·=·答案 BCD解析 可以推出:(-)·(-)=·=0,所以B正確;-+-=+=0,所以C正確;又因為底面ABCD是邊長為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正確.二、利用空間向量證明線面位置關系用空間向量判斷空間中線、面位置關系的類型與方法總結:(1)線線平行:證明兩條直線平行,只需證明兩條直線的方向向量是共線向量.(2)線線垂直:證明兩條直線垂直,只需證明兩條直線的方向向量垂直.(3)線面平行:用向量證明線面平行的方法主要有:①證明直線的方向向量與平面的法向量垂直;②證明可在平面內找到一個向量與直線的方向向量是共線向量.(4)線面垂直:用向量證明線面垂直的方法主要有:①證明直線的方向向量與平面的法向量平行;②利用線面垂直的判定定理轉化為線線垂直問題.(5)面面平行:①證明兩個平面的法向量平行(即是共線向量);②轉化為線面平行、線線平行問題.(6)面面垂直:①證明兩個平面的法向量互相垂直;②轉化為線面垂直、線線垂直問題.例2 在四棱錐P-ABCD中,AB⊥AD,CD⊥AD,PA⊥底面ABCD,PA=AD=CD=2AB=2,M為PC的中點.(1)求證:BM∥平面PAD;(2)平面PAD內是否存在一點N,使MN⊥平面PBD?若存在,確定N的位置;若不存在,說明理由.解 如圖,以A為原點,以AB,AD,AP分別為x軸、y軸、z軸建立空間直角坐標系,則B(1,0,0),D(0,2,0),P(0,0,2),C(2,2,0),M(1,1,1).(1)證明 ∵=(0,1,1),平面PAD的一個法向量為n=(1,0,0),∴·n=0,即⊥n,又BM 平面PAD,∴BM∥平面PAD.(2)=(-1,2,0),=(1,0,-2).假設平面PAD內存在一點N,使MN⊥平面PBD.設N(0,y,z),則=(-1,y-1,z-1),從而MN⊥BD,MN⊥PB,∴即∴∴N,∴ 在平面PAD內存在一點N,使MN⊥平面PBD.訓練2 如圖所示,已知四棱錐P-ABCD的底面是直角梯形,∠ABC=∠BCD=90°,AB=BC=PB=PC=2CD,側面PBC⊥底面ABCD.證明:(1)PA⊥BD;(2)平面PAD⊥平面PAB.證明 (1)取BC的中點O,連接PO,∵平面PBC⊥底面ABCD,△PBC為等邊三角形,平面PBC∩底面ABCD=BC,PO 平面PBC,∴PO⊥底面ABCD.以BC的中點O為坐標原點,以BC所在直線為x軸,過點O與AB平行的直線為y軸,OP所在直線為z軸,建立空間直角坐標系,如圖所示.不妨設CD=1,則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的中點M,連接DM,則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、利用空間向量求距離空間中兩種距離的計算公式(1)點P到直線l的距離:已知直線l的單位方向向量為u,A是直線l上的定點,P是直線l外一點,設=a,向量在直線l上的投影向量為=(a·u)u,則點P到直線l的距離為(如圖1).圖1(2)點P到平面α的距離:設平面α的法向量為n,A是平面α內的定點,P是平面α外一點,則點P到平面α的距離為(如圖2).圖2例3 已知四邊形ABCD是邊長為4的正方形,E,F分別是AB,AD的中點,CG垂直于正方形ABCD所在的平面,且CG=2,求點B到平面EFG的距離.解 以C為坐標原點,CB,CD,CG所在直線分別為x軸、y軸、z軸,建立如圖所示的空間直角坐標系Cxyz.由題意可知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).設平面EFG的法向量為n=(x,y,z).由得∴令y=1,則n=(-1,1,-3),故點B到平面EFG的距離為d===.訓練3 (多選)已知正方體ABCD A1B1C1D1的棱長為1,E,O分別是A1B1,A1C1的中點,點P在正方體內部且滿足=++,則下列說法正確的是( )A.點A到直線BE的距離是B.點O到平面ABC1D1的距離為C.平面A1BD與平面B1CD1間的距離為D.點P到直線AB的距離為答案 BC解析 如圖,建立空間直角坐標系,則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),=.設∠ABE=θ,則cos θ==,所以sin θ==,故點A到直線BE的距離d1=||sin θ=,故A錯誤.易知=,平面ABC1D1的一個法向量為=(0,-1,1),則點O到平面ABC1D1的距離d2===,故B正確.=(1,0,-1),=(0,1,-1),=(0,1,0).設平面A1BD的法向量為n=(x,y,z),則所以令z=1,得y=1,x=1,所以n=(1,1,1),所以點D1到平面A1BD的距離d3===.因為平面A1BD∥平面B1CD1,所以平面A1BD與平面B1CD1間的距離等于點D1到平面A1BD的距離,所以平面A1BD與平面B1CD1間的距離為,故C正確.因為=++,所以=.又=(1,0,0),所以=,所以點P到直線AB的距離d4===,故D錯誤.故選BC.四、利用空間向量求空間角空間中三種角的計算公式(1)兩條異面直線所成的角θ:cos θ=|cos〈u,ν〉|==(其中u,v分別是兩異面直線的方向向量).(2)直線和平面所成的角θ:sin θ=|cos〈u,n〉|==(其中u是直線的方向向量,n是平面的法向量).(3)兩個平面的夾角θ:cos θ=|cos〈n1,n2〉|==(其中n1,n2分別是兩平面的法向量).例4 如圖所示,在長方體ABCD-A1B1C1D1中,AB=5,AD=8,AA1=4,M為B1C1上一點且B1M=2,點N在線段A1D上,A1D⊥AN.(1)求cos〈,〉;(2)求直線AD與平面ANM所成角的正弦值;(3)求平面ANM與平面ABCD夾角的余弦值.解 建立空間直角坐標系,如圖所示,則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的一個法向量.又=(0,8,0),||=4,||=8,·=64,∴cos〈,〉===,∴AD與平面ANM所成角的正弦值為.(3)由(2)知平面ANM的一個法向量是=(0,8,-4),又平面ABCD的一個法向量是a=(0,0,1),∴cos〈,a〉===-,∴平面ANM與平面ABCD夾角的余弦值為.訓練4 如圖,AE⊥平面ABCD,CF∥AE,AD∥BC,AD⊥AB,AB=AD=1,AE=BC=2.(1)求證:BF∥平面ADE;(2)求直線CE與平面BDE所成角的正弦值;(3)若平面EBD與平面FBD夾角的余弦值為,求線段CF的長.解 依題意,建立以A為原點,分別以,,的方向為x軸,y軸,z軸正方向的空間直角坐標系(如圖),可得A(0,0,0),B(1,0,0),C(1,2,0),D(0,1,0),E(0,0,2).設CF=h(h>0),則F(1,2,h).(1)證明 依題意,=(1,0,0)是平面ADE的法向量,又=(0,2,h),可得·=0,又因為直線BF 平面ADE,所以BF∥平面ADE.(2)依題意,=(-1,1,0),=(-1,0,2),=(-1,-2,2).設n=(x,y,z)為平面BDE的法向量,則即不妨令z=1,可得n=(2,2,1).因此有cos〈,n〉==-.所以直線CE與平面BDE所成角的正弦值為.(3)設m=(x1,y1,z1)為平面BDF的法向量,則即不妨令y1=1,可得m=.由題意,有|cos〈m,n〉|===,解得h=.經檢驗,符合題意.所以,線段CF的長為.一、空間向量的概念及運算空間向量可以看作是平面向量的推廣,有許多概念和運算與平面向量是相同的,如模、零向量、單位向量、相等向量、相反向量等概念,加減法的三角形法則和平行四邊形法則,數乘運算與向量共線的判斷、數量積運算、夾角公式、求模公式等等.例1 (1)如圖所示,在平行六面體ABCD-A1B1C1D1中,=a,=b,=c.M是C1D1的中點,點N是CA1上的點,且CN∶NA1=4∶1.用a,b,c表示以下向量:①;②. (2)如圖所示,在平行六面體ABCD-A1B1C1D1中,以頂點A為端點的三條棱長都為1,且兩兩夾角為60°.①求的長;②求與夾角的余弦值. 訓練1 (多選)如圖,在四棱錐S-ABCD中,底面ABCD是邊長為1的正方形,S到A,B,C,D的距離都等于2.以下結論正確的是( )A.+++=0B.(-)·(-)=0C.-+-=0D.·=·二、利用空間向量證明線面位置關系用空間向量判斷空間中線、面位置關系的類型與方法總結:(1)線線平行:證明兩條直線平行,只需證明兩條直線的方向向量是共線向量.(2)線線垂直:證明兩條直線垂直,只需證明兩條直線的方向向量垂直.(3)線面平行:用向量證明線面平行的方法主要有:①證明直線的方向向量與平面的法向量垂直;②證明可在平面內找到一個向量與直線的方向向量是共線向量.(4)線面垂直:用向量證明線面垂直的方法主要有:①證明直線的方向向量與平面的法向量平行;②利用線面垂直的判定定理轉化為線線垂直問題.(5)面面平行:①證明兩個平面的法向量平行(即是共線向量);②轉化為線面平行、線線平行問題.(6)面面垂直:①證明兩個平面的法向量互相垂直;②轉化為線面垂直、線線垂直問題.例2 在四棱錐P-ABCD中,AB⊥AD,CD⊥AD,PA⊥底面ABCD,PA=AD=CD=2AB=2,M為PC的中點.(1)求證:BM∥平面PAD;(2)平面PAD內是否存在一點N,使MN⊥平面PBD?若存在,確定N的位置;若不存在,說明理由. 訓練2 如圖所示,已知四棱錐P-ABCD的底面是直角梯形,∠ABC=∠BCD=90°,AB=BC=PB=PC=2CD,側面PBC⊥底面ABCD.證明:(1)PA⊥BD;(2)平面PAD⊥平面PAB. 三、利用空間向量求距離空間中兩種距離的計算公式(1)點P到直線l的距離:已知直線l的單位方向向量為u,A是直線l上的定點,P是直線l外一點,設=a,向量在直線l上的投影向量為=(a·u)u,則點P到直線l的距離為(如圖1).圖1(2)點P到平面α的距離:設平面α的法向量為n,A是平面α內的定點,P是平面α外一點,則點P到平面α的距離為(如圖2).圖2例3 已知四邊形ABCD是邊長為4的正方形,E,F分別是AB,AD的中點,CG垂直于正方形ABCD所在的平面,且CG=2,求點B到平面EFG的距離. 訓練3 (多選)已知正方體ABCD A1B1C1D1的棱長為1,E,O分別是A1B1,A1C1的中點,點P在正方體內部且滿足=++,則下列說法正確的是( )A.點A到直線BE的距離是B.點O到平面ABC1D1的距離為C.平面A1BD與平面B1CD1間的距離為D.點P到直線AB的距離為四、利用空間向量求空間角空間中三種角的計算公式(1)兩條異面直線所成的角θ:cos θ=|cos〈u,ν〉|==(其中u,v分別是兩異面直線的方向向量).(2)直線和平面所成的角θ:sin θ=|cos〈u,n〉|==(其中u是直線的方向向量,n是平面的法向量).(3)兩個平面的夾角θ:cos θ=|cos〈n1,n2〉|==(其中n1,n2分別是兩平面的法向量).例4 如圖所示,在長方體ABCD-A1B1C1D1中,AB=5,AD=8,AA1=4,M為B1C1上一點且B1M=2,點N在線段A1D上,A1D⊥AN.(1)求cos〈,〉;(2)求直線AD與平面ANM所成角的正弦值;(3)求平面ANM與平面ABCD夾角的余弦值. 訓練4 如圖,AE⊥平面ABCD,CF∥AE,AD∥BC,AD⊥AB,AB=AD=1,AE=BC=2.(1)求證:BF∥平面ADE;(2)求直線CE與平面BDE所成角的正弦值;(3)若平面EBD與平面FBD夾角的余弦值為,求線段CF的長. :完成《測評卷》章末檢測卷(一) 展開更多...... 收起↑ 資源列表 章末復習提升 課件(共35張ppt)高中數學人教A版選擇性必修第一冊.pptx 章末復習提升 學案 高中數學人教A版(2019)選擇性必修第一冊.doc 章末復習提升 教案 高中數學人教A版(2019)選擇性必修第一冊.doc 縮略圖、資源來源于二一教育資源庫