第三章 3.1 3.1.4 空间向量的正交分解及其坐标表示
- 格式:ppt
- 大小:3.61 MB
- 文档页数:37
3.1.4 空间向量的正交分解及其坐标表示[课时作业][A 组 基础巩固]1.下列说法中正确的是( )A .任何三个不共线的向量都可构成空间向量的一个基底B .空间的基底有且只有一个C .两两垂直的三个非零向量可构成空间的一个基底D .基底{a ,b ,c }中的基向量与基底{e ,f ,g }的基向量对应相等解析:只有不共面的三个非零向量才能作空间向量的基底,基底不唯一,因此A ,B ,D 均不正确,C 正确,故选C.答案:C2.O ,A ,B ,C 为空间四个点,又{OA →,OB →,OC →}为空间的一个基底,则( )A .O ,A ,B ,C 四点不共线B .O ,A ,B ,C 四点共面,但不共线C .O ,A ,B ,C 四点中任意三点不共线D .O ,A ,B ,C 四点不共面解析:由于{OA →,OB →,OC →}为空间的一个基底,所以OA →,OB →,OC →不共面,因此,O ,A ,B ,C 四点一定不共面,故选D.答案:D3.如图所示,空间四边形OABC 中,OA →=a ,OB →=b ,OC →=c ,点M 在OA →上,且OM →=2MA →,N 为BC 的中点,MN →=xa +yb +zc ,则x ,y ,z 分别为( ) A.12,-23,12 B .-23,12,12 C.12,12,-23 D.23,23,-12 解析:MN →=MA →+AB →+BN →=13OA →+(OB →-OA →)+12BC →=13OA →+(OB →-OA →)+12(OC →-OB →)=-23OA →+12OB →+12OC →,∴x =-23,y =12,z =12,故选B.答案:B4.在空间直角坐标系O xyz 中,下列说法正确的是() A .向量AB →的坐标与点B 的坐标相同B .向量AB →的坐标与点A 的坐标相同C .向量AB →与向量OB →的坐标相同D .向量AB →与向量OB →-OA →的坐标相同解析:因为A 点不一定为坐标原点,所以A 不正确;B ,C 都不正确;由于AB →=OB →-OA →,所以D 正确,故选D.答案:D5.如图,在空间直角坐标系中,正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1的棱长为1,B 1E =14A 1B 1,则BE →等于( ) A.⎝ ⎛⎭⎪⎫0,14,-1 B.⎝ ⎛⎭⎪⎫-14,0,1 C.⎝ ⎛⎭⎪⎫0,-14,1 D.⎝ ⎛⎭⎪⎫14,0,-1 解析:B (1,1,0),E (1,34,1), ∴BE →=(1,34,1)-(1,1,0) =(0,-14,1). 答案:C6.已知空间的一个基底{a ,b ,c },m =a -b +c ,n =xa +yb +c ,若m 与n 共线,则x =________,y =________.解析:因为m 与n 共线,所以存在实数λ,使m =λn ,即a -b +c =λxa +λyb +λc ,于是有⎩⎪⎨⎪⎧ 1=λx ,-1=λy ,1=λ,解得⎩⎪⎨⎪⎧x =1,y =-1. 答案:1 -17.正方体ABCD A 1B 1C 1D 1中,点E ,F 分别是底面A 1C 1和侧面CD 1的中点,若EF →+λA 1D→=0(λ∈R),则λ=________.解析:如图,连接A 1C 1,C 1D ,则E 在A 1C 1上,F 在C 1D 上易知EF 綊12A 1D , ∴EF →=12A 1D →, 即EF →-12A 1D →=0, ∴λ=-12. 答案:-128.已知A ,B ,C 三点共线,则对空间任一点O ,存在三个不为0的实数λ, m ,n ,使λOA →+mOB →+nOC →=0,那么λ+m +n 的值为________.解析:∵A ,B ,C 三点共线,∴存在实数k ,使AB →=kBC →,即OB →-OA →=k (OC →-OB →),即OA →-(k +1)OB →+kOC →=0,∴1-(k +1)+k =0,故λ+m +n =0.答案:09.若{a ,b ,c }是空间的一个基底,判断{a +b ,b +c ,c +a }能否作为该空间的一个基底. 解析:假设a +b ,b +c ,c +a 共面,则存在实数λ,μ使得 a +b =λ(b +c )+μ(c +a ),∴a +b =λb +μa +(λ+μ)c .∵{a ,b ,c }为基底,∴a ,b ,c 不共面,∴⎩⎪⎨⎪⎧ 1=μ,1=λ,0=λ+μ,此方程组无解.∴a +b ,b +c ,c +a 不共面. ∴{a +b ,b +c ,c +a }可以作为空间一个基底.10.棱长为1的正方体ABCD A 1B 1C 1D 1中,E ,F ,G 分别为棱DD 1,D 1C 1,BC 的中点,以{AB →,AD →,AA 1→}为基底,求下列向量的坐标:(1)AE →,AG →,AF →;(2)EF →,EG →,DG →.解析:(1)AE →=AD →+DE →=AD →+12DD 1→ =AD →+12AA 1→=⎝ ⎛⎭⎪⎫0,1,12, AG →=AB →+BG →=AB →+12AD →=⎝ ⎛⎭⎪⎫1,12,0, AF →=AA 1→+A 1D 1→+D 1F →=AA 1→+AD →+12AB →=⎝ ⎛⎭⎪⎫12,1,1. (2)EF →=AF →-AE →=(AA 1→+AD →+12AB →)-⎝ ⎛⎭⎪⎫AD →+12AA 1→=12AA 1→+12AB →=⎝ ⎛⎭⎪⎫12,0,12. EG →=AG →-AE →=⎝ ⎛⎭⎪⎫AB →+12AD →-⎝ ⎛⎭⎪⎫AD →+12AA 1→ =AB →-12AD →-12AA 1→=⎝ ⎛⎭⎪⎫1,-12,-12,DG →=AG →-AD →=AB →+12AD →-AD → =AB →-12AD →=⎝ ⎛⎭⎪⎫1,-12,0. [B 组 能力提升]1.已知{i ,j ,k }为空间的一个单位正交基底,且a =-2i +2j -2k ,b =i +4j -6k ,c =xi -8j +8k ,若向量a ,b ,c 共面,则向量c 的坐标为( )A .(8,-8,8)B .(-8,8,8)C .(-8,-8,-8)D .(-8,8,-8)解析:∵a ,b ,c 共面,∴可设c =λa +μb ,故∴xi -8j +8k =λ(-2i +2j -2k )+μ(i +4j -6k ),由此可得⎩⎪⎨⎪⎧ x =-2λ+μ,-8=2λ+4μ,8=-2λ-6μ,解得x =8. 故向量c 的坐标为(8,-8,8).答案:A2.如图,在平行六面体ABCD A 1B 1C 1D 1中,M 为AC 和BD 的交点,若AB →=a ,AD →=b ,AA 1→=c ,则B 1M →=( )A.12a +12b -c B .-12a +12b -c C.12a -12b -cD .-12a -12b +c 解析:B 1M →=AM →-AB 1→=12(AB →+AD →)-(AB →+AA 1→) =-12AB →+12AD →-AA 1→ =-12a +12b -c . 答案:B3.如图,在正方体ABCD A 1B 1C 1D 1中,用AC →,AB 1→,AD 1→作为基向量,则AC 1→=________.解析:2AC 1→=2AA 1→+2AD →+2AB →=(AA 1→+AD →)+(AA 1→+AB →)+(AD →+AB →)=AD 1→+AB 1→+AC →,∴AC 1→=12(AD 1→+AB 1→+AC →). 答案:12(AD 1→+AB 1→+AC →) 4.在平行六面体ABCD -A 1B 1C 1D 1中,若AC 1→=xAB →+2yBC →+3zC 1C →,则x +y +z =________.解析:∵AC 1→=AB →+BC →+CC 1→,又AC 1→=xAB →+2yBC →+3zC 1C →,∴x =1,2y =1,3z =1,即x =1,y =12,z =13,故x +y +z =1+12+13=116. 答案:116 5.在平行六面体ABCD A 1B 1C 1D 1中,设AB →=a ,AD →=b ,AA 1→=c ,E ,F 分别是AD 1,BD 的中点.(1)用向量a ,b ,c 表示D 1B →,EF →;(2)若D 1F →=xa +yb +zc ,求实数x ,y ,z 的值.解析:(1)如图,D 1B →=D 1D →+DB →=-AA 1→+AB →-AD →=a -b -c ,EF →=EA →+AF →=12D 1A →+12AC →=-12(AA 1→+AD →)+12(AB →+AD →)=12(a -c ). (2)D 1F →=12(D 1D →+D 1B →) =12(-AA 1→+AB →-AD 1→) =12(-AA 1→+AB →-AD →-DD 1→) =12(a -c -b -c ) =12a -12b -c , ∴x =12,y =-12,z =-1. 6.已知正四面体ABCD 棱长为a ,试建立恰当的坐标系并表示出各个顶点的坐标. 解析:过点A 作AG 垂直于平面BCD ,由于AB =AC =AD ,所以点G 为△BCD 的中心,过点G 作GF ∥CD ,E 为CD 的中点,以G 为原点,GF →,GE →,GA →的方向分别为x 轴,y 轴,z 轴的正方向,建立如图所示的空间直角坐标系.因为△BCD 的边长为a ,则BE =32a ,GE =36a , 又GF CE =23,所以GF =23×12a =13a , 又BG =33a ,所以AG =a 2-a 23=63a ,所以A ⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫0,0,63a ,B ⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫0,-33a ,0,C ⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫a 2,36a ,0,D ⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫-a 2,36a ,0.。