1、第三章空间向量与立体几何1空间直角坐标系1.1点在空间直角坐标系中的坐标1.2空间两点间的距离公式课后篇巩固提升合格考达标练1.在空间直角坐标系中,点P(1,-2,5)到坐标平面xOz的距离为() A.2B.1C.5D.3答案A解析在空间直角坐标系中,点P(1,-2,5)到坐标平面xOz的距离为d=(1-1)2+(-2-0)2+(5-5)2=2.故选A.2.在空间直角坐标系O-xyz中,点A(2,-1,3)关于yOz平面对称的点的坐标是()A.(2,1,3)B.(-2,-1,3)C.(2,1,-3)D.(2,-1,-3)答案B3.在空间直角坐标系O-xyz中,对于点(0,m2+2,m),下列结
2、论正确的是()A.此点在xOy坐标平面上B.此点在xOz坐标平面上C.此点在yOz坐标平面上D.以上都不对答案C解析若m=0,点(0,2,0)在y轴上;若m0,点的横坐标为0,纵坐标大于0,竖坐标不为0,点(0,m2+2,m)在yOz坐标平面上.综上所述,点(0,m2+2,m)一定在yOz平面上.故选C.4.与A(3,4,5),B(-2,3,0)两点距离相等的点M(x,y,z)满足的条件是()A.10x+2y+10z-37=0B.5x-y+5z-37=0C.10x-y+10z+37=0D.10x-2y+10z+37=0答案A解析由|MA|=|MB|,得(x-3)2+(y-4)2+(z-5)2=
3、(x+2)2+(y-3)2+z2,化简得10x+2y+10z-37=0,故选A.5.点P(3,-2,2)在xOz平面内的投影为B(x,y,z),则x+y+z=.答案5解析因为点P(3,-2,2)在xOz平面内的射影为B(3,0,2),所以x=3,y=0,z=2,所以x+y+z=3+0+2=5.6.点M(-1,2,3)是空间直角坐标系O-xyz中的一点,点M1与点M关于x轴对称,点M2与点M关于xOy平面对称,则|M1M2|=.答案4解析点M1与点M关于x轴对称,点M2与点M关于xOy平面对称,M1(-1,-2,-3),M2(-1,2,-3),|M1M2|=(-1+1)2+(-2-2)2+(-3
4、+3)2=4.7.在空间直角坐标系O-xyz中,已知点A(1,2,2),则|OA|=;点A到坐标平面yOz的距离是.答案31解析根据空间两点间的距离公式,得|OA|=(1-0)2+(2-0)2+(2-0)2=3.点A(1,2,2),点A到平面yOz的距离为1.8.(1)写出点P(1,3,-5)关于原点对称的点的坐标;(2)写出点P(1,3,-5)关于x轴对称点的坐标.解(1)点P(1,3,-5)关于原点对称的点的坐标为(-1,-3,5);(2)点P(1,3,-5)关于x轴对称点的坐标为(1,-3,5).9.如图,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,E,F分别是BB1,D1B1的中点,棱长为1
5、.试建立适当的空间直角坐标系,写出点E,F的坐标.解建立如图所示空间直角坐标系.点E在xDy平面上的投影为点B,点B坐标为(1,1,0),点E的竖坐标为12,所以E1,1,12.点F在xDy平面上的投影为BD的中点G,点G的坐标为12,12,0,点F的竖坐标为1,所以F12,12,1.等级考提升练10.在空间直角坐标系O-xyz中,点A在z轴上,它到点(22,5,1)的距离是13,则点A的坐标是()A.(0,0,-1)B.(0,1,1)C.(0,0,1)D.(0,0,13)答案C解析选项A的距离为8+5+4=17,选项C的距离为8+5+0=13,选项D的距离为8+5+14413,故选C.11.
6、在空间直角坐标系O-xyz中,点P(3,4,5)与Q(3,-4,-5)两点的位置关系是()A.关于x轴对称B.关于xOy平面对称C.关于坐标原点对称D.以上都不对答案A12.点P(a,b,c)到坐标平面xOy的距离是()A.a2+b2B.cC.|c|D.a+b答案C解析点P在xOy平面的投影点的坐标是P(a,b,0),|PP|2=(a-a)2+(b-b)2+(c-0)2=c2,点P(a,b,c)到坐标平面xOy的距离是|c|.故选C.13.已知点A(1,a,-5),B(2a,-7,-2),则|AB|的最小值为()A.33B.36C.23D.26答案B解析|AB|=(2a-1)2+(-7-a)2
7、+(-2+5)2=5a2+10a+59=5(a+1)2+54,当a=-1时,|AB|min=54=36.14.(多选题)已知点A(-2,3,4),在z轴上求一点B,使|AB|=7,则点B的坐标为()A.(0,0,10)B.(0,10,0)C.(0,0,-2)D.(0,0,2)答案AC解析设点B的坐标为(0,0,c),由空间两点间距离公式可得|AB|=(-2)2+32+(4-c)2=7,解得c=-2或10,所以B点的坐标为(0,0,10)或(0,0,-2).15.已知A(4,3,1),B(7,1,2),C(5,2,3),则ABC是三角形.(填三角形的形状)答案等腰解析由空间两点间距离公式可求得三
8、角形三边长分别为|AB|=14,|AC|=6,|BC|=6.所以ABC为等腰三角形.16.设y为任意实数,相应的所有点P(1,y,3)的集合图形为.答案过点(1,0,3)且平行于y轴的一条直线解析由空间中点的坐标特点可知,由于x轴上坐标与z轴上坐标已确定,所以点P的集合为过(1,0,3)且平行于y轴的一条直线.17.如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是矩形,PA平面ABCD,|AP|=|AB|=2,|BC|=22,E,F分别是AD,PC的中点.求证:PCBF,PCEF.证明如图,以A为坐标原点,AB,AD,AP所在直线分别为x轴,y轴,z轴建立空间直角坐标系.|AP|=|AB|=2,|
9、BC|=22,四边形ABCD是矩形,A(0,0,0),B(2,0,0),C(2,22,0),D(0,22,0),P(0,0,2),|PB|=(0-2)2+(0-0)2+(2-0)2=22,|PB|=|BC|,又F为PC的中点,PCBF.E(0,2,0),|PE|=(0-0)2+(2-0)2+(0-2)2=6,|CE|=(0-2)2+(2-22)2+(0-0)2=6,|PE|=|CE|,又F为PC的中点,PCEF.新情境创新练18.已知在直三棱柱ABC-A1B1C1(侧棱与底面垂直)中,AC=2,CB=CC1=4,ACBC,E,F,M,N分别是A1B1,AB,C1B1,CB的中点,连接EF,MN
10、.如图所示,建立空间直角坐标系.(1)在平面ABB1A1内找一点P,使ABP为等边三角形;(2)能否在线段MN上求得一点Q,使AQB为以AB为斜边的直角三角形?若能,请求出点Q的坐标;若不能,请予以证明.解(1)因为直线EF是AB的垂直平分线,所以在平面ABB1A1内只有线段EF上的点到A,B两点的距离相等,又A(2,0,0),B(0,4,0),设点P坐标为(1,2,m),由|PA|=|AB|得(1-2)2+(2-0)2+(m-0)2=20.所以m2=15.因为m0,4,所以m=15.故平面ABB1A1内的点P(1,2,15),使得ABP为等边三角形.(2)设MN上的点Q(0,2,n)满足题意,由AB为RtAQB斜边,且F为AB中点,所以|QF|=12|AB|,又F(1,2,0),则(0-1)2+(2-2)2+(n-0)2=12(0-2)2+(4-0)2+(0-0)2,整理得n2+1=5.所以n2=4.因为n0,4,所以n=2.故MN上存在点Q(0,2,2)使得AQB为以AB为斜边的直角三角形.
