高中數(shù)學 第二章 空間向量與立體幾何 1 從平面向量到空間向量課時作業(yè) 北師大版選修2-1
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第二章 空間向量與立體幾何 1 從平面向量到空間向量 課時目標 1.了解空間向量的概念.2.經歷向量的有關概念由平面向空間推廣的過程.3.了解空間中直線的方向向量,平面的法向量,共面向量與不共面向量的概念. 1.空間向量 (1)在空間中,既有________又有________的量,叫作空間向量. (2)向量用小寫字母表示,如:,或a,b. 也可用大寫字母表示,如:,其中______叫做向量的起點,______叫做向量的終點. (3)數(shù)學中所討論的向量與向量的________無關,稱之為自由向量. (4)與平面向量一樣,空間向量的大小也叫作向量的長度或模,用________或______表示. (5)向量夾角的定義:如圖所示,兩非零向量a,b,在空間中任取點O,作=a,=b,則________叫作向量a,b的夾角,記作________. (6)向量夾角的范圍: 規(guī)定__________. (7)特殊角:當〈a,b〉=時,向量a與b________,記作__________; 當〈a,b〉=0或π時,向量a與b______,記作______. 2.向量、直線、平面 (1)所謂直線的方向向量是指和這條直線________或______的非零向量,一條直線的方向向量有_______________________________個. (2) 如果直線l垂直于平面α,那么把直線l的____________,叫作平面α的法向量. 平面α有________個法向量,平面α的所有法向量都________. (3)空間中,若一個向量所在直線__________一個平面,則稱這個向量平行該平面.把________________的一組向量稱為共面向量. 一、選擇題 1.下列命題中,假命題是( ) A.向量與的長度相等 B.兩個相等的向量,若起點相同,則終點也相同 C.只有零向量的模等于0 D.共線的單位向量都相等 2.給出下列命題 ①空間中兩直線的夾角就是它們的方向向量的夾角; ②相互平行的向量一定共面,共面的向量也一定相互平行; ③空間兩平面所成的二面角的大小等于它們的法向量的夾角. 其中正確命題的個數(shù)是( ) A.0 B.1 C.2 D.3 3.在棱長為的正方體ABCD—A1B1C1D1中,所有棱及面對角線中能表示單位向量的有向線段共有(如,只記一次)( ) A.12條 B.16條 C.18條 D.24條 4. 如圖所示,三棱錐A—BCD中,AB⊥面BCD,∠BDC=90,則在所有的棱表示的向量中,夾角為90的共有( ) A.3對 B.4對 C.5對 D.6對 5.已知向量,,滿足||=||+||,則( ) A.=+ B.=-- C.與同向 D.與同向 6.下列命題是真命題的是( ) A.分別表示空間向量的有向線段所在的直線是異面直線,則這兩個向量不是共面向量 B.若|a|=|b|,則a,b的長度相等而方向相同或相反 C.若向量,滿足||>||,且與同向,則> D.若兩個非零向量與滿足+=0,則∥ 題 號 1 2 3 4 5 6 答 案 二、填空題 7. 如圖所示,兩全等的正方形ABCD和ABEF所在平面相交成直二面角,其中心分別是M,N,則直線MN的一個方向向量是________(要填不在直線MN上的向量). 8.在正方體ABCD—A1B1C1D1的所有棱、面對角線、體對角線所對應的向量中,是平面A1B1CD的法向量的是__________________. 9.給出下面命題: ①空間任意兩個向量a,b一定是共面的.②a,b為空間兩個向量,則|a|=|b|a=b.③若a∥b,則a與b所在直線平行.④如果a∥b,b∥c,那么a∥c. 其中假命題的序號是________. 三、解答題 10.判斷以下命題的真假: (1)|a|=0的充要條件是a=0; (2)不相等的兩個空間向量模必不相等; (3)空間中任何兩個向量一定共面; (4)空間向量a,b夾角為銳角cosa,b〉>0. 11.在正方體ABCD—A1B1C1D1中求下列向量的夾角: (1)〈,〉;(2)〈,〉; (3)〈,〉;(4)〈,〉. 能力提升 12. 如圖所示,四棱錐D1—ABCD中,AD=DD1=CD,底面ABCD是正方形,DD1⊥面ABCD,E是AD1的中點,求〈,〉. 13.四棱錐P—ABCD中,PD⊥面ABCD,底面ABCD為正方形且PD=AD=CD,E、F分別是PC、PB的中點. (1)試以F為起點作直線DE的方向向量; (2)試以F為起點作平面PBC的法向量. 1.直線的方向向量和平面的法向量是兩個重要的概念,在證明線面平行,線面垂直以及求線面的夾角時,有著廣泛的應用. 2.兩向量的夾角 對于兩向量a、b的夾角〈a,b〉的理解,除〈a,b〉=〈b,a〉外還應注意由于兩向量的夾角的范圍為[0,π],要注意〈,〉與〈-,〉,〈,-〉的區(qū)別和聯(lián)系,即〈-,〉=〈,-〉=π-〈,〉. 第二章 空間向量與立體幾何 1 從平面向量到空間向量 知識梳理 1.(1)大小 方向 (2)A B (3)起點 (4)|| |a| (5)∠AOB 〈a,b〉 (6)0≤〈a,b〉≤π (7)垂直 a⊥b 平行 a∥b 2.(1)平行 重合 無數(shù)個 (2)方向向量 無數(shù) 平行 (3)平行于 平行于同一平面 作業(yè)設計 1.D [共線的單位向量是相等向量或相反向量.] 2.A 3.A 4.C 5.D [由||=||+||=||+||,知C點在線段AB上,否則與三角形兩邊之和大于第三邊矛盾,所以與同向.] 6.D [A錯.因為空間任兩向量平移之后可共面,所以空間任兩向量均共面. B錯.因為|a|=|b|僅表示a與b的模相等,與方向無關. C錯.空間任兩向量不研究大小關系,因此也就沒有>這種寫法. D對.∵+=0,∴=-, ∴與共線,故∥正確.] 7.或 8.或 9.②③④ 10.解 (1)真命題 (2)假命題 (3)真命題 (4)假命題 命題(4),當〈a,b〉=0時,cos〈a,b〉=1>0, 但〈a,b〉不是銳角. 故命題(4)是假命題. 11.解 (1)在正方體ABCD—A1B1C1D1中,棱DD1⊥底面ABCD,AC面ABCD, ∴AC⊥DD1, ∴〈,〉=. (2)連結AD1,則AC=CD1=AD1, 故△ACD1為正三角形,∠ACD1=, ∴〈,〉=. (3)連結A1C1,C1D,則=, 且△A1C1D為正三角形. ∴∠C1A1D==〈,〉=〈,〉. ∴〈,〉=. (4)連結BD,則AC⊥BD, 又AC⊥DD1,BD∩DD1=D,∴AC⊥面BD1D, ∵BD1面BDD1,∴AC⊥BD1,∴〈,〉=. 12.解 取CD1的中點F,連接EF,DF, 則=, ∴〈,〉=〈,〉, 由AD=DD1=CD, 且D1D⊥AD,D1D⊥CD, ∴DE=DF=EF=DD1, ∴△EFD為正三角形, ∠FED=, ∴〈,〉=〈,〉=. 13. 解 (1)∵E、F分別是PC、PB的中點, ∴EFBC,又BCAD,∴EFAD, 取AD的中點M,連MF,則由EFDM知四邊形DEFM是平行四邊形, ∴MF∥DE,∴就是直線DE的一個方向向量. (2)∵PD⊥面ABCD,∴PD⊥BC, 又BC⊥CD,∴BC⊥面PCD, ∵DE面PCD,∴DE⊥BC, 又PD=CD,E為PC中點,∴DE⊥PC, 從而DE⊥面PBC, ∴是面PBC的一個法向量, 由(1)可知=, ∴就是面PBC的一個法向量. - 7 -- 配套講稿:
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