空間向量與立體幾何知識點歸納總結(jié)

1、名師推薦精心整理學(xué)習(xí)必備空間向量與立體幾何知識點歸納總結(jié)一知識要點。1. 空間向量的 概念：在空間，我們把具有大小和方向的量叫做向量。注：（1）向量一般用有向線段表示 同向等長的有向線段表示同一或相等的向量。（2）向量具有 平移不變性2. 空間向量的 運算。定義：與平面向量運算一樣，空間向量的加法、減法與數(shù)乘運算如下（如圖）。OB OA AB a b ; BAOAOBa b ; OPa(R)運算律： 加法交換律： abba加法結(jié)合律： (a b ) ca(bc )數(shù)乘分配律： (a b)ab運算法則 ：三角形法則、平行四邊形法則、平行六面體法則3. 共線向量。（1）如果表示空間向量的有向線段所

2、在的直線平行或重合 ，那么這些向量也叫做共線向量或平行向量，a 平行于 b ，記作 a / b 。（2）共線向量定理 ：空間任意兩個向量 a 、b （ b 0 ），a / b 存在實數(shù) ，使 a b 。（3）三點共線 ：A、B、C三點共線<=>ABAC<=>OCxOAyOB(其中xy1)（4）與a共線的單位向量為aa4. 共面向量（1）定義：一般地，能平移到同一平面內(nèi)的向量叫做共面向量。說明：空間任意的 兩向量都是共面 的。（2）共面向量定理 ：如果兩個向量 a, b 不共線， p 與向量 a,b 共面的條件是存在實數(shù)x, y 使 pxayb 。（3）四點共面：若 A

3、、B、C、P 四點共面 <=> APx ABy AC<=> OPxOAyOBzOC(其中 xyz1)5. 空間向量基本定理 ：如果三個向量 a,b,c 不共面，那么對空間任一向量 p ，存在一個唯一的有序?qū)崝?shù)組 x, y, z ，使 p xa yb zc 。若三向量 ab,c不共面，我們把 a,b,c 叫做空間的一個 基底， a, b, c 叫做基向量，空間任意三個不共面的向量都可以構(gòu)成空間的一個基底。名師推薦精心整理學(xué)習(xí)必備推論：設(shè) O, A, B,C 是不共面的四點，則對空間任一點P ，都存在唯一的三個有序?qū)崝?shù)x, y, z ，使 OPxOAyOBzOC 。6. 空

4、間向量的直角坐標(biāo)系：（1）空間直角坐標(biāo)系中的坐標(biāo)：在空間直角坐標(biāo)系 Oxyz 中，對空間任一點 A ，存在唯一的有序?qū)崝?shù)組( x, y, z) ，使OAxiyizk ，有序?qū)崝?shù)組 (x, y, z) 叫作向量 A 在空間直角坐標(biāo)系 Oxyz 中的坐標(biāo)，記作 A( x, y, z) ， x 叫橫坐標(biāo)，y 叫縱坐標(biāo)， z 叫豎坐標(biāo)。注：點 A（x,y,z）關(guān)于 x 軸的的對稱點為 (x,-y,-z),關(guān)于 xoy 平面的對稱點為 (x,y,-z).即點關(guān)于什么軸 /平面對稱，什么坐標(biāo)不變，其余的分坐標(biāo)均相反。在y 軸上的點設(shè)為(0,y,0),在平面 yOz中的點設(shè)為 (0,y,z)（2）若空間的一

5、個基底的三個基向量互相垂直，且長為1，這個基底叫單位 正交基底，用 i , j , k 表示?？臻g中任一向量 axiy jzk =（x,y,z）（3）空間向量的直 角坐標(biāo)運算律：若 a(a1 ,a2 , a3 ) ， b(b1,b2 ,b3 ) ，則 ab(a1b1, a2b2 ,a3b3 ) ，ab(a1b1 ,a2b2 ,a3b3 ) ，a( a1 ,a2 ,a3 )(R) ，a ba1b1a2b2a3b3 ，a / ba1b1, a2b2, a3b3 (R) ，aba1b1a2b2a3b30 。若 A( x1 , y1 , z1 ) ， B(x2 , y2 , z2 ) ，則 AB( x

6、2x1 , y2y1 , z2z1 ) 。一個向量在直角坐標(biāo)系中的坐標(biāo)等于表示這個向量的有向線段的終點的坐標(biāo)減去起點的坐標(biāo)。 定比分 點公式：若 A( x1 , y1 , z1 )， B( x2 , y2 , z2 ) ， APPB，則點 P 坐標(biāo)為( x1x2 , y1y2, z1z2 ) 。推導(dǎo) ：設(shè) P（x,y,z）則 (x x1, yy1,zz1) (x2 x,y2y,z2 z) ,111顯然，當(dāng) P 為 AB 中點時， P( x1x2 , y1y2 , z1z2 )2222P ABC中， A（x1 1 1）2 23 3 3，三角形重心坐 標(biāo) 為, y , z, B( x , y ,

7、z ),C (x , y , z )P( x1x2x3 , y1y2y3 , z1z2z3 )322ABC的五心：名師推薦精心整理學(xué)習(xí)必備內(nèi)心 P：內(nèi)切圓的圓心，角平分線的交點。AP( AB AC ) （單位向量）ABAC外心 P：外接圓的圓心，中垂線的交點。PAPBPC垂心 P：高的交點： PA PBPA PCPB PC （移項，內(nèi)積為0，則垂直）重心 P：中線的交點，三等分點（中位線比）AP1 (ABAC )3中心：正三角形的所有心的合一。（4）模長公式 ：若 a(a1, a2 , a3 ) ， b(b1 , b2 ,b3) ，則 | a |a aa12a2 2a32， |b |b bb1

8、2b2 2b32（5）夾角公式： cos a ba ba1b1a2b2a3b3。| a | | b |a12a22a3 2b12b22b32ABC中 ABAC0<=>A 為銳角 ABAC0<=>A為鈍角，鈍角（6）兩點間的距離公式：若A( x1, y1 , z1) ， B(x2 , y2 , z2 ) ，則|AB|2( x2 x1 )2y1) 22 ，AB( y2( z2z1 )或 dA ,B(x2 x1) 2( y2y1 )2(z2 z1) 27. 空間向量的數(shù)量積。（ 1）空間向量的夾角及其表示：已知兩非零向量a,b ，在空間任取一點 O ，作OA a, OB b，

9、 則 A O B叫 做 向 量 a 與 b 的 夾 角 ， 記 作 a,b；且規(guī)定0 a,b，顯然有a, bb, a；若 a, b，則稱 a 與 b 互相垂直，記作：a b 。（2）向量的模：設(shè) OA2a ，則有向線段 OA的長度叫做向量 a 的長度或模，記作： | a |。（3）向量的數(shù)量積：已知向量 a, b ，則 | a | | b | cos a, b叫做 a,b 的數(shù)量積，記作 a b ，即 a b|a| |b | cosa,b 。（4）空間向量數(shù)量積的性質(zhì)： a e | a |cos a,e。 aba b0 。 | a |2a a 。（5）空間向量數(shù)量積運算律： ( a) b(a

10、b)a ( b) 。 a bba （交換律）。 a (b c) a b a c （分配律）。不滿足 乘法結(jié)合率： (a b)ca(b c)二空間向量與立體幾何1線線平行兩線的方向向量平行1-1 線面平行線的方向向量與面的法向量垂直1-2 面面平行兩面的法向量平行2 線線垂直（共面與異面）兩線的方向向量垂直名師推薦精心整理學(xué)習(xí)必備2-1 線面垂直線與面的法向量平行2-2 面面垂直兩面的法向量垂直3 線線夾角（共面與異面） 0O ,90O 兩線的方向向量n1, n2 的夾角或夾角的補(bǔ)角，coscosn1,n23-1 線面夾角 0O ,90O ：求線面夾角的步驟：先求線的方向向量AP 與面的法向量

11、n 的夾角，若為銳角角即可，若為鈍角，則取其補(bǔ)角；再求其余角，即是線面的夾角. sincos AP, n3-2 面面夾角（ 二面角）0O ,180O ：若兩面的法向量一進(jìn)一出，則二面角等于兩法向量 n1 , n2 的 夾 角 ； 法 向 量 同 進(jìn) 同 出 ， 則 二 面 角 等 于 法 向 量 的 夾 角的 補(bǔ) 角 .coscosn1, n24點面距離 h：求點 P x0 , y0到平面的距離： 在平面上去一點 Q x, y ，得向量 PQ；;計算平面的法向量 n ;. hPQnn4-1 線面距離（線面平行）：轉(zhuǎn)化為點面距離4-2 面面距離（面面平行）：轉(zhuǎn)化為點面距離【典型例題】1基本運算與

12、基本知識（）例 1. 已知平行六面體ABCD A B C D ，化簡下列向量表達(dá)式， 標(biāo)出化簡結(jié)果的向量。 AB BC；AB AD AA ； ABAD1CC ； 1(AB AD AA )。23MG例 2. 對空間任一點 O 和不共線的三點 A, B,C ，問滿足向量式：名師推薦精心整理學(xué)習(xí)必備OPxOAyOBzOC （其中 xyz1）的四點 P, A, B,C 是否共面？例 3 已知空間三點 A（0，2，3），B（ 2，1，6），C（1， 1，5）。求以向量 AB, AC 為一組鄰邊的平行四邊形的面積 S；若向量 a 分別與向量 AB, AC 垂直，且 |a | 3 ，求向量 a 的坐標(biāo)。2基

13、底法（如何找，轉(zhuǎn)化為基底運算）3坐標(biāo)法（如何建立空間直角坐標(biāo)系，找坐標(biāo)）4幾何法中， OA8， AB6， AC4，BC5， OAC45 ，例 4. 如圖，在空間四邊形OABCOAB60 ，求 OA 與 BC 的夾角的余弦值。OACB說明：由圖形知向量的夾角易出錯，如OA, AC135 易錯寫成 OA, AC 45，切記！例 5. 長方體 ABCD A1B1C1D1 中， AB BC4 ， E 為 AC11 與 B1D1的交點， F 為 BC1與B1C的交點，又 AF BE ，求長方體的高 BB1 ?！灸M試題】1. 已知空間四邊形 ABCD ，連結(jié) AC , BD ，設(shè) M , G 分別是 B

14、C , CD 的中點，化簡下列各表達(dá)式，并標(biāo)出化簡結(jié)果向量： （1） AB BC CD ；（2） AB1 (BDBC)； （）AG1(AB AC)。232名師推薦精心整理學(xué)習(xí)必備2. 已知平行四邊形 ABCD，從平面 AC 外一點 O 引向量。OE kOAOF,kOBOG, kOC,OHkOD。（1）求證：四點 E, F ,G, H 共面；（2）平面 AC / 平面 EG 。3. 如圖正方體 ABCDA1 B1C1 D1 中， B1E1D1 F11 A1B1 ，求 BE1 與 DF1 所成角的余弦。45. 已知平行六面體 ABCD A B C D 中，AB 4, AD3, AA5,BAD 90

15、 ，BAADAA60，求 AC 的長。名師推薦精心整理學(xué)習(xí)必備 參考答案 1. 解：如圖，（1）（2）ABBCCDACCDAD；AB1(BDBC)AB1BC 1BD。222AB BMMGAG ；（3） AG1 (ABAC) AG AM MG 。22. 解：（1）證明：四邊形 ABCD 是平行四邊形， AC AB AD ，EGOGOE，k OCk OAk(OCOA)k ACk( ABAD )k(OBOAODOA)OFOEOHOEEFEH E, F,G, H 共面；（2）解： EFOFOEk (OBOA)k AB ，又 EGk AC ， EF / AB, EG / AC 。所以，平面 AC / 平面 EG 。3.解：不妨設(shè)正方體棱長為1，建立空間直角坐標(biāo)系 Oxyz ，1，D (0,0,0)，1，則 B(1,1,0) ， E (1,3 ,1)F (0, 1 ,1)1414 BE1(0,1) ， DF1(0,1) ，44 BE1DF117 ，4BE1 DF100(11)1115 。44161515cos BE1, DF116。171717444.分析：AB ( 2, 1,3), AC(1, 3,2),cosBACAB AC12| AB