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1、立体几何空间向量的计算【知识梳理】空间中任意两个向量必共面.空间中两向量的加减、数量积、数与向量积的运算及运算律与平面向量完全一样.共面向量定理和空间向量分解定理由“二维”扩充到“三维”.1.向量的有关概念:向量、向量的模、零向量、单位向量、相等(反)的向量、共线(平行)向量、共面向量、向量的夹角、向量的线性表示、法向量、方向向量.2.向量的运算及几何表示:(1)加法:___________;(2)减法:______________;(3)数乘向量:(4)向量的数量积:①定义:;②,用于求向量的夹
2、角;③,用于求距离;④,用于证明两个向量垂直.3.重要定理:(1)共线向量定理:∥存在实数使__________;(2)共面向量定理:向量与两不共线向量、共面存在实数对x、y,使________;推论:若O、A、B不共线,.则P、A、B共线_______________.(3)空间向量基本定理:若、、不共面,则存在唯一的x,y,z,使=_________.推论:若O、A、B、C不共面,.则P、A、B、C共面_____________.4.空间向量的坐标运算:,则(1);_____________;
3、;(2)(3)模长公式:;(4)夹角公式:;(5)若,则______________________________;中点的坐标是________________;三角形ABC的重心G的坐标是___________________.5.求平面法向量的方法:设是平面的一个法向量,AB、CD是平面内的两条相交直线,则,由此求出一个法向量.【经典例题】例1、如图所示,在平行六面体ABCD-A1B1C1D1中,设=a,=b,=c,M,N,P分别是AA1,BC,C1D1的中点,试用a,b,c表示以下各向量:
4、(1);(2);(3)+.练习:已知空间四边形,连结,设分别是的中点,化简下列各表达式,并标出化简结果向量:(1)(2)(3)例2、已知点(1)点关于平面的对称点为_____________________(2)点关于平面的对称点为_____________________(3)点关于平面的对称点为_____________________(4)点关于轴的对称点为_____________________(5)点关于轴的对称点为_____________________(6)点关于轴的对称点为__
5、___________________(1)点关于原点的对称点为____________________例3、设空间任意一点O和不共线的三点A、B、C,若点P满足向量关系(其中x+y+z=1)试问:P、A、B、C四点是否共面?例4、(1)若A(0,2,),B(1,-1,),C(-2,1,)是平面内三点,设平面的法向量a=(x,y,z),则=_____________.(2)已知A(1,0,0)、B(0,1,0)、C(0,0,1),则平面ABC的一个单位法向量是_____________(写出一个即
6、可)例5、如图,在空间四边形中,,,,,,,求与的夹角的余弦值.【课后作业】1、在下列命题中:①若、共线,则、所在的直线平行;②若、所在的直线是异面直线,则、一定不共面;③若、、三向量两两共面,则、、三向量一定也共面;④已知三向量、、,则空间任意一个向量总可以唯一表示为.其中正确命题的个数为()A.0B.1C.2D.32、已知三点不共线,对平面外的任一点,下列条件中能确定点与一定共面的是()3、已知向量,使成立的x与使成立的x分别为()A.B.-6C.-6,D.6,-4、已知=(2,-1,3),=
7、(-1,4,-2),=(7,5,λ),若、、三向量共面,则实数λ等于()A.B.C.D.5、已知△ABC的三个顶点为A(3,3,2),B(4,-3,7),C(0,5,1),则BC边上的中线长为()A.2B.3C.4D.56、若A,B,C,则△ABC的形状是()A.不等边锐角三角形B.直角三角形C.钝角三角形D.等边三角形7、在空间直角坐标系O中,点P(2,3,4)在平面内的射影的坐标为____;点P(2,3,4)关于平面的对称点的坐标为_________;8、已知点是的重心,是空间中任一点,若,则
8、的值为__________.9、已知向量,在方向上的射影是____________.10、已知力=(1,2,3),=(-2,3,-1),(3,-4,5),若,,共同作用于同一物体上,使物体从M1(0,-2,1)移到M2(3,1,2),则合力作的功为.立体几何空间向量的应用【知识梳理】1、四点共面的证明:M、A、B、P四点共面的充要条件是2、直线的方向向量是,平面的法向量是平面内不共线向量,①//________;//_______________________;//_______