知识讲解_空间向量在立体几何中的应用(提高)

《知识讲解_空间向量在立体几何中的应用(提高)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、``空间向量在立体几何中的应用【考纲要求】1.了解空间向量的概念，了解空间向量的基本定理及其意义，掌握空间向量的正交分解及其坐标表示.2.掌握空间向量的线性运算及其坐标表示.3.掌握空间向量的数量积及其坐标表示，能运用向量的数量积判断向量的共线与垂直.4.能用向量语言表述直线与直线、直线与平面、平面与平面的垂直、平行关系.5.能用向量方法证明有关直线和平面位置关系的一些定理.6.能用向量方法解决直线与直线、直线与平面、平面与平面的夹角的计算问题，了解向量方法在研究几何问题中的作用.【知识网络】【考点梳理】要点一、空间向量

2、1.空间向量的概念在空间，我们把具有大小和方向的量叫做向量。要点诠释：⑴空间的一个平移就是一个向量。⑵向量一般用有向线段表示，同向等长的有向线段表示同一或相等的向量。相等向量只考虑其定义要素：方向，大小。⑶空间的两个向量可用同一平面内的两条有向线段来表示。2.共线向量（1）定义：如果表示空间向量的有向线段所在的直线互相平行或重合，则这些向量叫做共线向量或平行向量．平行于记作．当我们说向量、共线（或//）时，表示、的有向线段所在的直线可能是同一直线，也可能是平行直线．（2）共线向量定理：空间任意两个向量、（≠），//的充要

3、条件是存在实数λ，使＝λ。`````3.向量的数量积（1）定义：已知向量，则叫做的数量积，记作，即。（2）空间向量数量积的性质：①；②；③．（3）空间向量数量积运算律：①；②（交换律）；③（分配律）。4.空间向量基本定理如果三个向量不共面，那么对空间任一向量，存在一个唯一的有序实数组，使。若三向量不共面，我们把叫做空间的一个基底，叫做基向量，空间任意三个不共面的向量都可以构成空间的一个基底。5.空间直角坐标系：（1）若空间的一个基底的三个基向量互相垂直，且长为，这个基底叫单位正交基底，用表示；（2）在空间选定一点和一个单

4、位正交基底，以点为原点，分别以的方向为正方向建立三条数轴：轴、轴、轴，它们都叫坐标轴．我们称建立了一个空间直角坐标系，点叫原点，向量都叫坐标向量．通过每两个坐标轴的平面叫坐标平面，分别称为平面，平面，平面；6.空间直角坐标系中的坐标在空间直角坐标系中，对空间任一点，存在唯一的有序实数组，使，有序实数组叫作向量在空间直角坐标系中的坐标，记作，叫横坐标，叫纵坐标，叫竖坐标．7.空间向量的直角坐标运算律：（1）若，，则．`````一个向量在直角坐标系中的坐标等于表示这个向量的有向线段的终点的坐标减去起点的坐标。（2）若，，则，

5、，，，，；，．夹角公式：．（3）两点间的距离公式：若，，则或。要点二、空间向量在立体几何中的应用1.立体几何中有关垂直和平行的一些命题，可通过向量运算来证明．对于垂直问题，一般是利用进行证明；对于平行问题，一般是利用共线向量和共面向量定理进行证明．2.利用向量求夹角(线线夹角、线面夹角、面面夹角)有时也很方便．其一般方法是将所求的角转化为求两个向量的夹角或其补角，而求两个向量的夹角则可以利用向量的夹角公式。要点诠释：平面的法向量的求法：设n=(x,y,z)，利用n与平面内的两个不共线的向a，b垂直，其数量积为零，列出两个

6、三元一次方程，联立后取其一组解，即得到平面的一个法向量（如图）。`````线线角的求法：设直线AB、CD对应的方向向量分别为a、b，则直线AB与CD所成的角为。（注意：线线角的范围[00,900]）线面角的求法：设n是平面的法向量，是直线的方向向量，则直线与平面所成的角为（如图）。二面角的求法：设n1，n2分别是二面角的两个面，的法向量，则就是二面角的平面角或其补角的大小（如图）3.用向量法求距离的公式设n是平面的法向量，AB是平面的一条斜线，则点B到平面的距离为（如图）。要点诠释：`````⑴点A到平面的距离：，其中，

7、是平面的法向量。⑵直线与平面之间的距离：，其中，是平面的法向量。⑶两平行平面之间的距离：，其中，是平面的法向量。【典型例题】类型一、空间向量的运算【例1】已知=（2，2，1），=（4，5，3），求平面ABC的单位法向量。【答案】单位法向量=±（，－，）.【解析】设面ABC的法向量，则⊥且⊥，即，即，解得，令，则∴单位法向量=±（，－，）.【总结升华】一般情况下求法向量用待定系数法。由于法向量没规定长度，仅规定了方向，所以有一个自由度，可把的某个坐标设为1，再求另两个坐标。平面法向量是垂直于平面的向量，故法向量的相反向量也

8、是法向量，所以本题的单位法向量应有两解。举一反三：【变式】若＝(1,5,－1)，＝(－2,3,5)（1）若，求实数k的值；（2）若，求实数k的值；（3）若取得最小值，求实数k的值。`````【答案】(1)，即由，解得；(2)，，即，解得；(3)当时，取得最小值。类型二：向量法证明平行或垂直【例2】如图，在四棱锥中，底