1、基础巩固题组(建议用时:40分钟)一、选择题1.(2017台州统考)已知向量a(2m1,3,m1),b(2,m,m),且ab,则实数m的值等于()A. B.2 C.0 D.或2解析ab,解得m2.答案B2.在正方体ABCDA1B1C1D1中,M,N分别为棱AA1和BB1的中点,则sin,的值为()A. B.C. D.解析如图,设正方体棱长为2,则易得(2,2,1),(2,2,1),cos,sin,.答案B3.空间四边形ABCD的各边和对角线均相等,E是BC的中点,那么()A.B.C.D.与的大小不能比较解析取BD的中点F,连接EF,则EF綉CD,因为,90,因为0,0,所以.答案C4.已知向量
2、a(1,1,0),b(1,0,2),且kab与2ab互相垂直,则k的值是()A.1 B. C. D.解析由题意得,kab(k1,k,2),2ab(3,2,2).所以(kab)(2ab)3(k1)2k225k70,解得k.答案D5.已知空间四边形ABCD的每条边和对角线的长都等于a,点E,F分别是BC,AD的中点,则的值为()A.a2 B.a2 C.a2 D.a2解析如图,设a,b,c,则|a|b|c|a,且a,b,c三向量两两夹角为60.(ab),c,(ab)c(acbc)(a2cos 60a2cos 60)a2.答案C二、填空题6.已知2ab(0,5,10),c(1,2,2),ac4,|b|
3、12,则以b,c为方向向量的两直线的夹角为_.解析由题意得,(2ab)c0102010.即2acbc10,又ac4,bc18,cosb,c,b,c120,两直线的夹角为60.答案607.(2017宁波十校联考)已知a(2,1,3),b(1,2,1),a与b夹角的余弦值为_;若a(ab),则_.解析a(2,1,3),b(1,2,1),cosa,b;由题意a(ab)0,即a2ab0,又a214,ab7,1470,2.答案28.(2017北京顺义一模)设A1,A2,A3,A4,A5是空间中给定的5个不同的点,则使0成立的点M的个数有_.解析设M(a,b,c),Ak(xk,yk,zk)(k1,2,3,
4、4,5).则(xka,ykb,zkc),由0得存在唯一点M.答案1三、解答题9.已知空间中三点A(2,0,2),B(1,1,2),C(3,0,4),设a,b.(1)若|c|3,且c,求向量c.(2)求向量a与向量b的夹角的余弦值.解(1)c,(3,0,4)(1,1,2)(2,1,2),cmm(2,1,2)(2m,m,2m),|c|3|m|3,m1.c(2,1,2)或(2,1,2).(2)a(1,1,0),b(1,0,2),ab(1,1,0)(1,0,2)1,又|a|,|b|,cosa,b,即向量a与向量b的夹角的余弦值为.10.如图所示,在平面角为120的二面角AB中,AC,BD,且ACAB,
5、BDAB,垂足分别为A,B.已知ACABBD6,求线段CD的长.解ACAB,BDAB,0,0.二面角AB的平面角为120,18012060,CD22()2222222362262cos 60144,CD12.能力提升题组(建议用时:25分钟)11.在空间四边形ABCD中,()A.1 B.0 C.1 D.不确定解析如图,令a,b,c,则a(cb)b(ac)c(ba)acabbabccbca0.答案B12.若a,b,c是空间的一个基底,且向量pxaybzc,则(x,y,z)叫向量p在基底a,b,c下的坐标.已知a,b,c是空间的一个基底,ab,ab,c是空间的另一个基底,一向量p在基底a,b,c下
6、的坐标为(4,2,3),则向量p在基底ab,ab,c下的坐标是()A.(4,0,3) B.(3,1,3)C.(1,2,3) D.(2,1,3)解析设p在基底ab,ab,c下的坐标为x,y,z.则px(ab)y(ab)zc(xy)a(xy)bzc,因为p在a,b,c下的坐标为(4,2,3),p4a2b3c,由得即p在ab,ab,c下的坐标为(3,1,3).答案B13.(2017郑州调研)已知O点为空间直角坐标系的原点,向量(1,2,3),(2,1,2),(1,1,2),且点Q在直线OP上运动,当取得最小值时,的坐标是_.解析点Q在直线OP上,设点Q(,2),则(1,2,32),(2,1,22),
7、(1)(2)(2)(1)(32)(22)6216106.即当时,取得最小值.此时.答案14.如图,在棱长为a的正方体OABCO1A1B1C1中,E,F分别是棱AB,BC上的动点,且AEBFx,其中0xa,以O为原点建立空间直角坐标系Oxyz.(1)写出点E,F的坐标;(2)求证:A1FC1E;(3)若A1,E,F,C1四点共面,求证:.(1)解E(a,x,0),F(ax,a,0).(2)证明A1(a,0,a),C1(0,a,a),(x,a,a),(a,xa,a),axa(xa)a20,A1FC1E.(3)证明A1,E,F,C1四点共面,共面.选与为在平面A1C1E上的一组基向量,则存在唯一实数对(1,2),使12,即(x,a,a)1(a,a,0)2(0,x,a)(a1,a1x2,a2),解得1,21.于是.15.如图所示,已知空间四边形ABCD的每条边和对角线长都等于1,点E,F,G分别是AB,AD,CD的中点,计算:(1);(2)EG的长;(3)异面直线AG与CE所成角的余弦值.解设a,b,c.则|a|b|c|1,a,bb,cc,a60,(1)ca,a,bc,(a)a2ac,(2)abacb abc,|2a2b2c2abbcca,则|.(3)bc,ba,cos,由于异面直线所成角的范围是,所以异面直线AG与CE所成角的余弦值为.