高数第六章总习题答案
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高数第六章总习题答案(总14页)
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复习题A
一 、判断正误:
1、 若cbba且0b,则ca; ( )
解析 cbba=)(cab=0时,不能判定b0或ca.例如ia,jb,kc,有0abbc,但ca.
2、 若cbba且0b,则ca; ( )
解析 此结论不一定成立.例如ia,jb,)(jic,则
kjiba,kjijcb)]([,cbba,但ca.
3 、若0ca,则0a或0c; ( )
解析 两个相互垂直的非零向量点积也为零.
4、 abba. ( √ )
解析 这是叉积运算规律中的反交换律.
二、选择题:
1 、 当a与b满足( D )时,有baba;
(A)ab; (B)ab(为常数); (C)a∥b; (D)abab.
解析 只有当a与b方向相同时,才有a+b=a+b.
(A)中a,b夹角不为0,(B),(C)中a,b方向可以相同,也可以相反.
2、下列平面方程中,方程( C )过y轴; (A) 1zyx; (B) 0zyx; (C) 0zx; (D) 1zx.
解析 平面方程0DCzByAx若过y轴,则0DB,故选C.
3 、在空间直角坐标系中,方程2221yxz所表示的曲面是( B );
(A) 椭球面; (B) 椭圆抛物面; (C) 椭圆柱面; (D) 单叶双曲面.
解析 对于曲面2221yxz,垂直于z轴的平面截曲面是椭圆,垂直于x轴或y轴的平面截曲面是开口向下的抛物线,根据曲面的截痕法,可以判断曲面是椭圆抛物面.
4、空间曲线5,222zyxz在xOy面上的投影方程为( C );
(A)722yx; (B)5722zyx; (C)
0722zyx;(D)0222zyxz
解析 曲线5722zyx与xOy平面平行,在xOy面上的投影方程为0722zyx.
5 、直线11121zyx与平面1zyx的位置关系是( B ).
(A) 垂直; (B) 平行; (C) 夹角为π4; (D) 夹角为π4.
解析 直线的方向向量s={2,1,-1},平面的法向量n={1,-1,1},ns=2-1-1=0,所以,s⊥n,直线与平面平行.
三、填空题:
1、若2ba,π()2a,b,则ba 2 ,ba 0 ;
解 babasin()a,b=π2sin2=2,babacos()a,b=π2cos2=0.
2、与平面062zyx垂直的单位向量为 }2,1,1{66;
解 平面的法向量 n={1,-1,2}与平面垂直,其单位向量为0n=411=6,所以,与平面垂直的单位向量为}2,1,1{66.
3、过点)2,1,3(和)5,0,3(且平行于x轴的平面方程为 057zy ;
解 已知平面平行于x轴,则平面方程可设为 0DCzBy,将点 (-3,1,-2)和(3,0,5)代入方程,有20,50,BCDCD 7,51,5BDCD得
05157DDzDy,即 057zy.
4、过原点且垂直于平面022zy的直线为zyx20;
解 直线与平面垂直,则与平面的法向量 n={0,2,-1}平行,取直线方向向量s=n={0,2,-1},由于直线过原点,所以直线方程为 zyx20 .
5、曲线1,222zyxz在xOy平面上的投影曲线方程为
.0,1222zyx 解: 投影柱面为 1222yx,故
0,1222zyx为空间曲线在xOy平面上的投影曲线方程.
四、解答题:
1、 已知}1,2,1{a,}2,1,1{b,计算(a) ba; (b) ()()2abab; (c)
2ba;
解: (a) ba=211121kji1,3}5,{.
(b) {2,4,2}{1,1,2}{1,5,0}2ab,1,3}{2,{1,1,2}2,1}{1,ba,
所以()()2abab7}3,1,2{}0,5,1{.
(c) 1}3,{0,{1,1,2}2,1}{1,ba,所以2ba10)19(2.
2、已知向量21PP的始点为)5,2,2(1P,终点为)7,4,1(2P,试求:(1)向量21PP的坐标表示; (2)向量21PP的模;(3)向量21PP的方向余弦; (4)与向量21PP方向一致的单位向量.
解: (1) }2,6,3{}57),2(4,21{21PP;(2)74926)3(22221PP;
(3) 21PP在zyx,,三个坐标轴上的方向余弦分别为362cos,cos,cos777;
(4)kjikji7276737263)(212121PPPPPP. 3、设向量1,1,1a,1,1,1b,求与a和b都垂直的单位向量.
解: 令1110,2,2111ijkcab,01110,,22ccc,
故与a、b都垂直的单位向量为0110,,22c.
4、向量d垂直于向量]1,3,2[a和]3,2,1[b,且与]1,1,2[c的数量积为6,求向量d
解: d垂直于a与b,故d平行于ba,存在数使
bad]1,3,2[]3,2,1[]7,7,7[
因6cd,故6)7(1)7()1(72, 73]3,3,3[d.
5、求满足下列条件的平面方程:
(1)过三点)2,1,0(1P,)1,2,1(2P和)4,0,3(3P;(2)过x轴且与平面025zyx的夹角为π3.
解 (1)解1: 用三点式.所求平面的方程为0241003211201210zyx,即01345zyx.
解2: 用点法式.}1,1,1{21PP,}2,1,3{31PP,由题设知,所求平面的法向量为
kjikjin452131113121PPPP, 又因为平面过点)2,1,0(1P,所以所求平面方程为0)2(4)1(5)0(zyx,即
01345zyx.
解3: 用下面的方法求出所求平面的法向量},,{CBAn,再根据点法式公式写出平面方程也可.
因为3121,PPPPnn,所以0,320,ABCABC解得ACAB4,5,于是所求平面方程为
0)2(4)1(5)0(zAyAxA,即 01345zyx.
(2)因所求平面过x轴,故该平面的法向量},,{CBAn垂直于x轴,n在x轴上的投影0A,又平面过原点,所以可设它的方程为0CzBy,由题设可知0B(因为0B时,所求平面方程为0Cz又0C,即0z.这样它与已知平面025zyx所夹锐角的余弦为
2222220502111π1cos3210001(5)21,所以0B),令CBC,则有0zCy,由题设得
22222212)5(10121503cosCC,
解得3C或13C,于是所求平面方程为03zy或03zy.
6、 一平面过直线04,05zxzyx且与平面01284zyx垂直,求该平面方程; 解法1: 直线04,05zxzyx在平面上,令x=0,得 54y,z=4,则(0,-54,4)为平面上的点.
设所求平面的法向量为n=},,{CBA,相交得到直线的两平面方程的法向量分别为 1n={1,5,1},2n={1,0,-1},则直线的方向向量s=1n2n=101151kji={-5,2,-5},由于所求平面经过直线,故平面的法向量与直线的方向向量垂直,即
ns={-5,2,-5}•},,{CBA=CBA525=0,
因为所求平面与平面01284zyx垂直,则}8,4,1{},,{CBA=CBA84=0,解方程组
5250,480,ABCABC 2,5,2ACBC
所求平面方程为 0)4()54(25)0(2zCyCxC,即012254zyx.
解法2: 用平面束(略)
7、求既与两平面1:43xz和2:251xyz的交线平行,又过点(3,2,5)的直线方程.
解法1:11,0,4n,22,1,5n,124,3,1snn,从而根据点向式方程,所求直线方程为325431xyz,即325431xyz. 解法2:设,,smnp,因为1sn,所以40mp;又2sn,则250mnp,可解4,3mpnp,从而0p.根据点向式方程,所求直线方程为
32543xyzppp,即325431xyz.
解法3:设平面3过点(3,2,5),且平行于平面1,则311,0,4nn为3的法向量,从而3的方程为1(3)0(2)4(5)0xyz,即4230xz.同理,过已知点且平行于平面2的平面4的方程为25330xyz.故所求直线的方程为423025330xzxyz.
8、 一直线通过点)1,2,1(A,且垂直于直线11231:zyxL,又和直线zyx相交,求该直线方程;
解: 设所求直线的方向向量为{,,}mnps,因垂直于L,所以320mnp;又因为直线过点)1,2,1(A,则所求直线方程为
pznymx121,联立121,①,②320,③xyzmnpxyzmnp
由①,令pznymx121,则有,1,2,1pznymx代入方程②有12,11,mnmp