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2019-2020学年湘教版数学选修2-1新素养同步练习:3-7 点到平面的距离 应用案 巩固提升 WORD版含解析.doc

1、 A基础达标1已知平面的一个法向量n(2,2,1),点A(1,3,0)在内,则P(2,1,4)到的距离为()A10B3C. D.解析:选D.由已知得(1,2,4),故点P到的距离d.2已知直线l过定点A(2,3,1),且方向向量为n(0,1,1),则点P(4,3,2)到l的距离为()A. B.C. D.解析:选A.(2,0,1),|,点P到直线l的距离为d .3在ABC中,ABAC5,BC6,PA平面ABC,PA8,则P到BC的距离是()A. B4C3 D2解析:选B.如图,取BC中点D,连接AD、PD,则ADBC,由三垂线定理易得线段PD的长即为所求因为PA平面ABC,所以PAAD.在RtA

2、BD中,AD4,在RtPAD中,PD4.4正方体 ABCDA1B1C1D1的棱长为1,O是A1C1的中点,则O到平面ABC1D1的距离为()A. B.C. D.解析:选B.以,为正交基底建立空间直角坐标系,则A1(1,0,1),C1(0,1,1),平面ABC1D1的法向量(1,0,1),点O到平面ABC1D1的距离d.故选B.5.如图,ABCDEFGH是棱长为1的正方体,若P在正方体内部且满足,则P到AB的距离为()A. B.C. D.解析:选C.如图,分别以AB、AD、AE所在直线为x、y、z轴建立空间直角坐标系,、可作为x、y、z轴方向上的单位向量,(1,0,0),所以P点到AB的距离d

3、.6已知向量n(6,3,4)和直线l垂直,点A(2,0,2)在直线l上,则点P(4,0,2)到直线l的距离为_答案:7.在如图所示的空间直角坐标系中有长方体ABCDABCD,且ABAD1,BB2,M,N分别是AD,DC的中点,则直线AC与直线MN的距离为_解析:依据长方体的性质可知ACMN,故两直线间的距离为点M到直线AC的距离由题意得(1,1,0),(0,2)所以点M到直线AC的距离d .答案:8已知在长方体ABCDA1B1C1D1中,底面ABCD是边长为2的正方形,高AA1为4,则点A1到截面AB1D1的距离是_解析:如图,以A为原点建立直角坐标系所以A1(0,0,4),B1(2,0,4)

4、,D1(0,2,4)设平面AB1D1的一个法向量为n(x,y,z)因为(2,0,4),(0,2,4),所以令z1,则n(2,2,1)所以d.答案:9如图,在长方体ABCDA1B1C1D1中,ADAA11,AB2,点E在棱AB上移动(1)证明:D1EA1D;(2)当E为AB的中点时,求点E到面ACD1的距离解:以D为坐标原点,直线DA,DC,DD1分别为x,y,z轴,建立空间直角坐标系,设AEx,则A1(1,0,1),D1(0,0,1),E(1,x,0),A(1,0,0),C(0,2,0)(1)证明:因为(1,0,1)(1,x,1)0,所以,即D1EA1D.(2)因为E为AB的中点,则E(1,1

5、,0),从而(1,1,1),(1,2,0),(1,0,1),设平面ACD1的法向量为n(a,b,c),则也即得取a2,从而n(2,1,2),所以点E到平面ACD1的距离为h.10在直三棱柱ABCA1B1C1中,ABACAA12,BAC90,M为BB1的中点,N为BC的中点(1)求点M到直线AC1的距离;(2)求点N到平面MA1C1的距离解:(1)建立如图所示的空间直角坐标系,则A(0,0,0),A1(0,0,2),M(2,0,1),C1(0,2,2),直线AC1的一个单位方向向量为s0,(2,0,1),故点M到直线AC1的距离d.(2)设平面MA1C1的法向量为n(x,y,z),则n0且n0,

6、即(x,y,z)(0,2,0)0且(x,y,z)(2,0,1)0,即y0且2xz0,取x1,得z2,故n(1,0,2)为平面MA1C1的一个法向量,与n同向的单位向量为n0.因为N(1,1,0),所以(1,1,1),故点N到平面MA1C1的距离d|n0|. B能力提升11已知正四棱柱ABCDA1B1C1D1,AB1,AA12,点E为CC1的中点,点F为BD1的中点,(1)证明:EF为异面直线BD1与CC1的公垂线,并求BD1与CC1的距离;(2)求点D1到平面BDE的距离解:(1)证明:如图,以D为原点,DA、DC、DD1所在直线分别为x轴、y轴、z轴建立坐标系,则B(1,1,0),C(0,1

7、,0),C1(0,1,2),D1(0,0,2),E(0,1,1),F(,1),所以(,0),(0,0,2),(1,1,2),所以0,0,所以EF为异面直线BD1与CC1的公垂线因为|,所以异面直线BD1与CC1的距离为.(2)设n(1,y,z)是平面BDE的一个法向量,因为(1,1,0),(0,1,1),所以n1y0,nyz0,n(1,1,1),所以点D1到平面BDE的距离d.12.如图所示,在直三棱柱ABCA1B1C1中,底面是等腰直角三角形,ACB90,侧棱AA12,CA2,D是CC1的中点,试问在线段A1B上是否存在异于A1,B的一点E使得点A1到平面AED的距离d为?解:以C为原点,以

8、CA,CB,CC1所在直线为x轴,y轴和z轴,建立如图所示的空间直角坐标系,则A(2,0,0),A1(2,0,2),D(0,0,1),B(0,2,0),设,(0,1),则E(2,2(1),2)又(2,0,1),2(1),2(1),2),设n(x,y,z)为平面AED的一个法向量,则取x1,则y,z2,即n.由于d,所以.又(0,1),解得.所以当点E为A1B的中点时,A1到平面AED的距离为.13(选做题)已知边长为4的正三角形ABC中,E,F分别为BC和AC的中点,PA2,且PA平面ABC,设Q是CE的中点(1)求证:AE平面PFQ;(2)求AE与平面PFQ间的距离解:(1)证明:如图,以A

9、为坐标原点,垂直于AC边所在直线为x轴,AC所在直线为y轴,AP所在直线为z轴建立空间直角坐标系因为AP2,ABBCAC4,又E,F分别是BC,AC的中点,所以A(0,0,0),B(2,2,0),C(0,4,0),F(0,2,0),E(,3,0),Q,P(0,0,2)因为(,0),(,3,0),所以2,且AE与FQ无交点,所以,即AEFQ.又FQ平面PFQ,AE平面PFQ.所以AE平面PFQ.(2)因为AE平面PFQ,所以点A到平面PFQ的距离就是AE与平面PFQ间的距离设平面PFQ的法向量为n(x,y,z),则n平面PFQ.所以n,n,即n0,n0.又(0,2,2),所以n2y2z0,即yz.又,所以nxy0,即xy.令y1,则x,z1,所以平面PFQ的一个法向量为n(,1,1)又,所以所求距离d.

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