空间向量与垂直关系练习题(9页).doc

-空间向量与垂直关系练习题-第 10 页课时作业(十九)一、选择题1已知平面的法向量为a(1,2，2)，平面的法向量为b(2，4，k)，若，则k()A4 B4 C5 D5【解析】，ab，a·b282k0.k5.【答案】D2在菱形ABCD中，若是平面ABCD的法向量，则以下等式中可能不成立的是()A. B.C. D.【解析】由题意知PA平面ABCD，所以PA与平面上的线AB、CD都垂直，A、B正确；又因为菱形的对角线互相垂直，可推得对角线BD平面PAC，故PCBD，C选项正确【答案】D3已知(1,5，2)，(3,1，z)，若，(x1，y3)，且BP平面ABC，则实数x，y，z分别为()A.，4 B.，4C.，2,4 D4，15【解析】，·0，即352z0，得z4，又BP平面ABC，则解得【答案】B4已知点A(1,0,0)，B(0,1,0)，C(0,0,1)，点D满足条件：DBAC，DCAB，ADBC，则点D的坐标为()A(1,1,1)B(1，1，1)或C.D(1,1,1)或【解析】设D(x，y，z)，则(x，y1，z)，(x，y，z1)，(x1，y，z)，(1,0,1)，(1,1,0)，(0，1,1)又DBACxz0，DCABxy0，ADBC(x1)2y2z22，联立得xyz1或xyz，所以点D的坐标为(1,1,1)或.故选D.【答案】D二、填空题5已知直线l与平面垂直，直线l的一个方向向量u(1，3，z)，向量v(3，2,1)与平面平行，则z_.【解析】由题意知uv，u·v36z0，z9.【答案】96已知a(x,2，4)，b(1，y,3)，c(1，2，z)，且a，b，c两两垂直，则(x，y，z)_.【解析】由题意，知解得x64，y26，z17.【答案】(64，26，17)7已知点P是平行四边形ABCD所在的平面外一点，如果(2，1，4)，(4,2,0)，(1,2，1)对于结论：APAB；APAD；是平面ABCD的法向量；.其中正确的是_【解析】·0，·0，ABAP，ADAP，则正确又与不平行，是平面ABCD的法向量，则正确由于(2,3,4)，(1,2，1)，与不平行，故错误【答案】三、解答题8. 如图3­2­16，已知正方形ABCD和矩形ACEF所在的平面互相垂直，AB，AF1，M是线段EF的中点图3­2­16求证：AM平面BDF.【证明】以C为坐标原点，建立如图所示的空间直角坐标系，则A(，0)，B(0，0)，D(，0,0)，F(，1)，M.所以，(0，1)，(，0)设n(x，y，z)是平面BDF的法向量，则n，n，所以取y1，得x1，z.则n(1,1，)因为.所以n ，得n与共线所以AM平面BDF.9. 如图3­2­17，底面ABCD是正方形，AS平面ABCD，且ASAB，E是SC的中点求证：平面BDE平面ABCD.图3­2­17【证明】法一设ABBCCDDAAS1，建立如图所示的空间直角坐标系Axyz，则B(1,0,0)，D(0,1,0)，A(0,0,0)，S(0,0,1)，E.连接AC，设AC与BD相交于点O，连接OE，则点O的坐标为.因为(0,0,1)，所以.所以OEAS.又因为AS平面ABCD，所以OE平面ABCD.又因为OE平面BDE，所以平面BDE平面ABCD.法二设平面BDE的法向量为n1(x，y，z)，因为(1,1,0)，所以即令x1，可得平面BDE的一个法向量为n1(1,1,0)因为AS平面ABCD，所以平面ABCD的一个法向量为n2(0,0,1)因为n1·n20，所以平面BDE平面ABCD.1如图3­2­18，在正方体ABCD­A1B1C1D1中，以D为原点建立空间直角坐标系，E为BB1的中点，F为A1D1的中点，则下列图3­2­18向量中，能作为平面AEF的法向量的是()A(1，2,4)B(4,1，2)C(2，2,1)D(1,2，2)【解析】设平面AEF的一个法向量为n(x，y，z)，正方体ABCDA1B1C1D1的棱长为1，则A(1,0,0)，E，F.故，.所以即所以当z2时，n(4,1，2)，故选B.【答案】B2(2014·遵义高二检测)如图3­2­19，在三棱柱ABC­A1B1C1中，侧棱AA1底面A1B1C1，BAC90°，ABACAA11，D是棱CC1的中点，P是AD的延长线与A1C1的延长线的交点若点Q在线段B1P上，则下列结论正确的是()图3­2­19A当点Q为线段B1P的中点时，DQ平面A1BDB当点Q为线段B1P的三等分点时，DQ平面A1BDC在线段B1P的延长线上，存在一点Q，使得DQ平面A1BDD不存在DQ与平面A1BD垂直【解析】以A1为原点，A1B1，A1C1，A1A所在直线分别为x轴，y轴，z轴建立空间直角坐标系，则由已知得A1(0,0,0)，B1(1,0,0)，C1(0,1,0)，B(1,0,1)，D，P(0,2,0)，(1,0,1)，(1,2,0)，.设平面A1BD的法向量为n(x，y，z)，则取z2，则x2，y1，所以平面A1BD的一个法向量为n(2,1，2)假设DQ平面A1BD，且(1,2,0)(，2，0)，则，因为也是平面A1BD的法向量，所以n(2,1，2)与共线，于是有成立，但此方程关于无解故不存在DQ与平面A1BD垂直，故选D.【答案】D3. 如图3­2­20，四棱锥P­ABCD的底面ABCD是边长为1的正方形，PD底面ABCD，且PD1，若E，F分别为PB，AD中点，则直线EF与平面PBC的位置关系_图3­2­20【解析】以D为原点，DA，DC，DP所在直线为x轴，y轴，z轴建立空间直角坐标系，则E，F，平面PBC的一个法向量n(0,1,1)，n，n，EF平面PBC.【答案】垂直4(2014·广州高二检测)如图3­2­21，在四棱锥P­ABCD中，底面ABCD为直角梯形，且ADBC，ABCPAD90°，侧面PAD底面ABCD.若PAABBCAD.图3­2­21(1)求证：CD平面PAC；(2)侧棱PA上是否存在点E，使得BE平面PCD？若存在，指出点E的位置并证明，若不存在，请说明理由【解】因为PAD90°，所以PAAD.又因为侧面PAD底面ABCD，且侧面PAD底面ABCDAD，所以PA底面ABCD.又因为BAD90°，所以AB，AD，AP两两垂直分别以AB，AD，AP所在直线为x轴，y轴，z轴建立如图所示的空间直角坐标系设AD2，则A(0,0,0)，B(1,0,0)，C(1,1,0)，D(0,2,0)，P(0,0,1)(1)(0,0,1)，(1,1,0)，(1,1,0)，可得·0，·0，所以APCD，ACCD.又因为APACA，所以CD平面PAC.(2)设侧棱PA的中点是E，则E，.设平面PCD的法向量是n(x，y，z)，则因为(1,1,0)，(0,2，1)，所以取x1，则y1，z2，所以平面PCD的一个法向量为n(1,1,2)所以n·(1,1,2)·0，所以n.因为BE平面PCD，所以BE平面PCD.