2018年秋高中数学 空间向量与立体几何阶段复习课学案新人教a版

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1、第三课　空间向量与立体几何[核心速填]1．空间向量的有关定理和推论(1)共线向量定理：对空间任意两个向量a，b(b≠0)，a∥b的充要条件是存在实数λ，使得a＝λb.(2)共线向量定理的推论：若，不共线，则P，A，B三点共线的充要条件是＝λ＋μ，且λ＋μ＝1.(3)共面向量定理：如果两个向量a，b不共线，那么向量p与向量a，b共面的充要条件是存在惟一的有序实数对(x，y)，使得p＝xa＋yb.(4)共面向量定理的推论：已知空间任意一点O和不共线的三点A，B，C，则P，A，B，C四点共面的充要条件是＝x＋y＋z(其中x＋y＋z＝1)．(5)空间向量基

2、本定理：如果三个向量a，b，c不共面，那么对空间任一向量p，存在有序实数组{x，y，z}，使得p＝xa＋yb＋zc，其中{a，b，c}叫做空间的一个基底．2．空间向量运算的坐标表示设a＝(a1，a2，a3)，b＝(b1，b2，b3)．(1)a＋b＝(a1＋b1，a2＋b2，a3＋b3)，a－b＝(a1－b1，a2－b2，a3－b3)，λa＝(λa1，λa2，λa3)，a·b＝a1b1＋a2b2＋a3b3.(2)重要结论：a∥b⇔a＝λb⇔a1＝λb1，a2＝λb2，a3＝λb3(λ∈R)；a⊥b⇔a·b＝0⇔a1b1＋a2b2＋a3b3＝0.3．模

3、、夹角和距离公式(1)设a＝(a1，a2，a3)，b＝(b1，b2，b3)，则①

4、a

5、＝＝；②cos〈a，b〉＝＝.(2)设A(a1，b1，c1)，B(a2，b2，c2)，则dAB＝

6、

7、＝.4．空间向量的结论与线面位置关系的对应关系(1)设直线l的方向向量是u＝(a1，b1，c1)，平面α的法向量v＝(a2，b2，c2)，则l∥α⇔u⊥v⇔u·v＝0⇔a1a2＋b1b2＋c1c2＝0，l⊥α⇔u∥v⇔u＝kv⇔(a1，b1，c1)＝k(a2，b2，c2)⇔a1＝ka2，b1＝kb2，c1＝kc2(k∈R)．(2)设直线l，m的方向向量分别为a，b，

8、平面α，β的法向量分别为u，v，则l∥m⇔a∥b⇔a＝kb，k∈R；l⊥m⇔a⊥b⇔a·b＝0；l∥α⇔a⊥u⇔a·u＝0；l⊥α⇔a∥u⇔a＝ku，k∈R；α∥β⇔u∥v⇔u＝kv，k∈R；α⊥β⇔u⊥v⇔u·v＝0.5．空间向量与空间角的关系(1)设异面直线l1，l2的方向向量分别为m1，m2，则l1与l2的夹角θ满足cosθ＝

9、cos〈m1，m2〉

10、.(2)设直线l的方向向量和平面α的法向量分别为m，n，则直线l与平面α的夹角θ满足sinθ＝

11、cos〈m，n〉

12、.(3)求二面角的大小：(ⅰ)如图31①，AB，CD是二面角αlβ的两个半平面α，

13、β内与棱l垂直的直线，则二面角的大小θ＝〈，〉．图31(ⅱ)如图31②③，n1，n2分别是二面角αlβ的两个半平面α，β的法向量，则二面角的大小θ满足cosθ＝cos〈n1，n2〉或－cos〈n1，n2〉．[体系构建][题型探究]空间向量的基本概念及运算　如图32，在四棱锥SABCD中，底面ABCD是边长为1的正方形，S到A、B、C、D的距离都等于2.给出以下结论：图32①＋＋＋＝0；②＋－－＝0；③－＋－＝0；④·＝·；⑤·＝0.其中正确结论的序号是________．[解析]　容易推出－＋－＝＋＝0，所以③正确；又因为底面ABCD是边长为1的正方

14、形，SA＝SB＝SC＝SD＝2，所以·＝2·2·cos∠ASB，·＝2·2·cos∠CSD，而∠ASB＝∠CSD，于是·＝·，因此④正确，其余三个都不正确，故正确结论的序号是③④.[答案]　③④[规律方法]　1.空间向量的线性运算包括加、减及数乘运算，选定空间不共面的三个向量作为基向量，并用它们表示出目标向量，这是用向量法解决立体几何问题的基本要求，解题时可结合已知和所求，根据图形，利用向量运算法则表示所需向量．2．空间向量的数量积(1)空间向量的数量积的定义表达式a·b＝

15、a

16、·

17、b

18、·cos〈a，b〉及其变式cos〈a，b〉＝是两个重要公式．(

19、2)空间向量的数量积的其他变式是解决立体几何问题的重要公式，如a2＝

20、a

21、2，a在b上的投影＝

22、a

23、·cosθ等．[跟踪训练]1.如图33，已知ABCDA′B′C′D′是平行六面体．设M是底面ABCD的中心，N是侧面BCC′B′对角线BC′上的分点，设＝α＋β＋γ，则α＋β＋γ＝________.图33　[连接BD，则M为BD的中点，＝＋＝＋＝(＋)＋(＋)＝(－＋)＋(＋)＝＋＋.∴α＝，β＝，γ＝.∴α＋β＋γ＝.]空间向量的坐标运算　(1)已知a＝(2,3，－4)，b＝(－4，－3，－2)，b＝x－2a，则x＝(　　)A．(0,3，－6)　　

24、　　B．(0,6，－20)C．(0,6，－6)D．(6,6，－6)(2)已知向量a＝(x,1,2)，b＝(1，y，－2)，