新版高中数学北师大版必修2习题第二章解析几何初步2.3.3含解析
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3.3 空间两点间的距离公式
1.已知点A(2,-3,5)关于xOy平面的对称点为A',则|AA'|等于( )
A.4 B.6 C.10 D.√38
答案:C
2.下列各点到坐标原点距离最小的是( )
A.(1,-1,1) B.(3,0,4) C.(-2,3,5) D.(2,2,1)
解析:点(1,-1,1),(3,0,4),(-2,3,5),(2,2,1)到原点(0,0,0)的距离分别为√3,5,√38,3,故选A.
答案:A
3.点A在z轴上,它到点(3,2,1)的距离是√13,则点A的坐标是( )
A.(0,0,-1) B.(0,1,1) C.(0,0,1) D.(0,0,13)
解析:设点A(0,0,c),则√32+22+(1-𝑐)2=√13,解得c=1.所以点A的坐标为(0,0,1).
答案:C
4.如图所示,在空间直角坐标系中,有一棱长为a的正方体ABCD-A'B'C'D',则A'C的中点E与AB的中点F之间的距离为( )
A.√2a
B.√22a
C.a
D.𝑎2
解析:由题意知,F(𝑎,𝑎2,0),E(𝑎2,𝑎2,𝑎2),
所以|EF|=√(𝑎2)2+(𝑎2)2=√22a.故选B.
答案:B
5.已知正方体的每条棱都平行于坐标轴,两个顶点为A(-6,-6,-6),B(8,8,8),且两点不在正方体的同一个面上,则正方体的对角线长为( )
A.14√3 B.3√14 C.5√42 D.42√5
解析:|AB|=√(-6-8)2+(-6-8)2+(-6-8)2=14√3.
答案:A
6.在空间直角坐标系中,与点A(3,1,2),B(4,-2,-2),C(0,5,1)等距离的点有( )
A.1个 B.2个 C.3个 D.无数个
解析:由两点间距离公式可得|AB|=√26,|BC|=√74,|AC|=√26.因为A,B,C三点不共线,所以三点可确定一个平面,在△ABC所在平面内可找到一点到A,B,C的距离相等.而过该点与平面ABC垂直的直线上的每一点到A,B,C的距离均相等.故选D.
答案:D
7.已知点P在x轴上,且它到点P1(0,√2,3)的距离是到点P2(0,1,-1)的距离的2倍,则点P的坐标是
.
解析:点P在x轴上,设P(x,0,0),则|PP1|=√𝑥2+(√2)2+32=√𝑥2+11,
|PP2|=√𝑥2+(-1)2+12=√𝑥2+2.
∵|PP1|=2|PP2|,∴√𝑥2+11=2√𝑥2+2,解得x=±1.故点P的坐标为(1,0,0)或(-1,0,0).
答案:(1,0,0)或(-1,0,0)
8.在空间直角坐标系O-xyz中,满足z=1的所有点构成的图形是 .
解析:因为z=1,所以满足条件的点到xOy面的距离为1,所以满足条件的点构成一个平面,即与xOy平面平行,与z轴交点为(0,0,1)的平面.
答案:与xOy平面平行且与z轴交点为(0,0,1)的平面
★9.在平面xOy内的直线3x-y+6=0上确定点P,使点P到定点M(2,2,3)的距离最小,则点P的坐标为 .
解析:由已知可设点P(x,3x+6,0),
则|PM|
=√(2𝑥-𝑥)2+[(2𝑥+5)-(3𝑥+6)]2+[(𝑥+2)-0]2
=√𝑥2+(𝑥+1)2+(𝑥+2)2
=√3𝑥2+6𝑥+5=√3(𝑥+1)2+2.
所以,当x=-1时,|PM|取最小值为√2.
故在xOy平面内的直线3x-y+6=0上,取点P(-1,3,0)时,点P到点M的距离最小.
答案:(-1,3,0)
10.
如图所示,正方体ABCD-A1B1C1D1的棱长为1,且E是棱DD1的中点,求BE,A1E的长.
解以点A为坐标原点,AB,AD,AA1所在的直线分别为x轴、y轴、z轴,建立如图所示的空间直角坐标系.
依题意,可得B(1,0,0),E(0,1,12),A1(0,0,1),
所以|BE|=√(1-0)2+(0-1)2+(0-12)2=32,|A1E|=√(0-0)2+(0-1)2+(1-12)2=√52.
故BE的长为32,A1E的长为√52.
11.在空间直角坐标系中,已知A(3,0,1),B(1,0,-3).
(1)在y轴上是否存在点M,使|MA|=|MB|成立?
(2)在y轴上是否存在点M,使△MAB为等边三角形?若存在,求出点M的坐标;若不存在,说明理由.
解(1)假设在y轴上存在点M,满足|MA|=|MB|,可设点M(0,y,0),则√(3-0)2+(0-𝑦)2+(1-0)2=√(1-0)2+(0-𝑦)2+(-3-0)2,
由于上式对任意实数都成立,故y轴上的所有点都能使|MA|=|MB|成立.
(2)假设在y轴上存在点M(0,y,0),使△MAB为等边三角形.
由(1)可知y轴上的所有点都能使|MA|=|MB|成立,所以只要再满足|AB|=|MA|,就可以使△MAB为等边三角形.
因为|AB|=2√5,
|MA|=√(3-0)2+(0-𝑦)2+(1-0)2
=√10+𝑦2,
于是√10+𝑦2=2√5,解得y=±√10.
故y轴上存在点M,使△MAB为等边三角形,
此时点M的坐标为(0,√10,0)或(0,-√10,0).
★12.已知正方形ABCD,ABEF的边长都是1,而且平面ABCD与平面ABEF互相垂直,点M在AC上移动,点N在BF上移动,已知CM=BN=a(0 求:(1)MN的长; (2)a为何值时,MN的长最小? 分析(1)此题首先应画出图形,然后选择合适的点作为原点,建立空间直角坐标系,借助空间两点间距离公式求解. (2)利用(1)中|MN|的表达式转化为求二次函数的最小值. 解(1)因为平面ABCD⊥平面ABEF,平面ABCD∩平面ABEF=AB,AB⊥BE,所以BE⊥平面ABC.所以AB,BC,BE两两互相垂直.所以以B为原点,以BA,BE,BC所在直线分别为x轴、y轴和z轴,建立如图所示的空间直角坐标系, 则M( √22a,0,1-√22a ),N( √22a,√22a,0 ).所以 |MN|=√( √22a-√22a ) 2+( 0-√22a ) 2+( 1-√22a-0 ) 2 =√𝑎2-√2𝑎+1=√( a-√22 ) 2+12(0 即MN的长为√( a-√22 ) 2+12(0 (2)由(1)知|MN|=√( a-√22 ) 2+12,