第31講 空間向量及其應(yīng)用(學(xué)生版) 備戰(zhàn)2025年高考數(shù)學(xué)一輪復(fù)習(xí)考點(diǎn)幫(天津?qū)S茫第1頁
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文檔簡介

INET4.常用結(jié)論1.三點(diǎn)共線:在平面中A,B,C三點(diǎn)共線?eq\o(OA,\s\up6(→))=xeq\o(OB,\s\up6(→))+yeq\o(OC,\s\up6(→))(其中x+y=1),O為平面內(nèi)任意一點(diǎn).2.四點(diǎn)共面:在空間中P,A,B,C四點(diǎn)共面?eq\o(OP,\s\up6(→))=xeq\o(OA,\s\up6(→))+yeq\o(OB,\s\up6(→))+zeq\o(OC,\s\up6(→))(其中x+y+z=1),O為空間中任意一點(diǎn).知識點(diǎn)五.夾角相關(guān)1.異面直線所成的角若異面直線l1,l2所成的角為θ,其方向向量分別是u,v,則cosθ=|cos〈u,v〉|=eq\f(|u·v|,|u||v|).2.直線與平面所成的角如圖,直線AB與平面α相交于點(diǎn)B,設(shè)直線AB與平面α所成的角為θ,直線AB的方向向量為u,平面α的法向量為n,則sinθ=|cos〈u,n〉|=eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(u·n,|u||n|)))=eq\f(|u·n|,|u||n|).3.平面與平面的夾角如圖,平面α與平面β相交,形成四個二面角,我們把這四個二面角中不大于90°的二面角稱為平面α與平面β的夾角.若平面α,β的法向量分別是n1和n2,則平面α與平面β的夾角即為向量n1和n2的夾角或其補(bǔ)角.設(shè)平面α與平面β的夾角為θ,則cosθ=|cos〈n1,n2〉|=eq\f(|n1·n2|,|n1||n2|).知識點(diǎn)六.距離相關(guān)1.點(diǎn)到直線的距離如圖,已知直線l的單位方向向量為u,A是直線l上的定點(diǎn),P是直線l外一點(diǎn),設(shè)eq\o(AP,\s\up6(→))=a,則向量eq\o(AP,\s\up6(→))在直線l上的投影向量eq\o(AQ,\s\up6(→))=(a·u)u,在Rt△APQ中,由勾股定理,得PQ=eq\r(|\o(AP,\s\up6(→))|2-|\o(AQ,\s\up6(→))|2)=eq\r(a2-a·u2).2.點(diǎn)到平面的距離如圖,已知平面α的法向量為n,A是平面α內(nèi)的定點(diǎn),P是平面α外一點(diǎn).過點(diǎn)P作平面α的垂線l,交平面α于點(diǎn)Q,則n是直線l的方向向量,且點(diǎn)P到平面α的距離就是eq\o(AP,\s\up6(→))在直線l上的投影向量eq\o(QP,\s\up6(→))的長度,因此PQ=eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\o(AP,\s\up6(→))·\f(n,|n|)))=eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(\o(AP,\s\up6(→))·n,|n|)))=eq\f(|\o(AP,\s\up6(→))·n|,|n|).考點(diǎn)一、空間向量加減數(shù)乘運(yùn)算1.(2024高三·全國·專題練習(xí))如圖,在空間四邊形ABCD中,E,F(xiàn)分別是BC,CD的中點(diǎn),則12A.BA B.AF C.AB D.EF2.(23-24高二上·黑龍江哈爾濱·期中)如圖,空間四邊形OABC中,OA=a,OB=b,OC=c,點(diǎn)M在OA上,且A.12a+C.23a+1.(2024·全國·模擬預(yù)測)在棱長為2的正方體ABCD?A1B1C1D1中,已知APA.1 B.2 C.322 2.(23-24高三上·江蘇·階段練習(xí))若空間中四點(diǎn)A,B,C,A.13 B.3 C.14 3.(2024·內(nèi)蒙古錫林郭勒盟·模擬預(yù)測)在空間直角坐標(biāo)系中,已知A(0,3,0),A.29π B.28π C.32π D.30π4.(2024·浙江嘉興·模擬預(yù)測)設(shè)x,y∈R,a=A.22 B.0 C.3 D.考點(diǎn)二、空間向量基本定理1.(20-21高三上·浙江寧波·階段練習(xí))已知O,A,B,C是空間中的點(diǎn),則“OA,OB,OC”不共面是“對于任意的x,A.充分不必要條件 B.必要不充分條件C.充要條件 D.既不充分也不必要條件3.(2024高三·全國·專題練習(xí))已知體積為3的正三棱錐P?ABC的外接球的球心為O,若滿足A.2 B.2 C.32 D.1.(2024·山東濟(jì)南·一模)在三棱柱ABC?A1B1C1中,AM=2MB,A考點(diǎn)三、空間向量數(shù)量積運(yùn)算1.(2024·全國·模擬預(yù)測)設(shè)A,B,A.?94 B.?2 C.?32.(2024·江西贛州·二模)已知球O內(nèi)切于正四棱錐P?ABCD,PA=A.[0,2] B.[4?23,2] C.[0,4?31.(2024·山東日照·二模)已知棱長為1的正方體ABCD?A1B1C1D1A.2 B.74 C.34 2.(2024·上?!と#┮阎c(diǎn)C在以AB為直徑的球面上,若BC=2,則AB?BC3.(2024·貴州·模擬預(yù)測)已知正方體ABCD?A1B1C1D1的頂點(diǎn)均在半徑為1的球O表面上,點(diǎn)P在正方體ABCD?A1B考點(diǎn)四、共線問題1.(2024高三·全國·專題練習(xí))已知向量a=2m+1,3,mA.?32 B.?2 C.0 D.?2.(2023·山東·模擬預(yù)測)已知三棱錐S?ABC,空間內(nèi)一點(diǎn)M滿足SM=SA?3SB+41.(2023·河北·模擬預(yù)測)在空間直角坐標(biāo)系中,A1,?2,a,B0,3,1,C2.(2023高三·全國·專題練習(xí))已知向量a=1,0,m,b=2,0,?23,若考點(diǎn)五、共面問題1.(2024·河南·三模)在四面體ABCD中,△BCD是邊長為2的等邊三角形,O是△BCD內(nèi)一點(diǎn),四面體ABCD的體積為23,則對?A.26 B.263 C.2.(23-24高三上·遼寧沈陽·階段練習(xí))已知空間向量PA=1,2,4,PB=A.充分不必要條件 B.充要條件C.必要不充分條件 D.既不充分也不必要條件1.(2024高三·全國·專題練習(xí))在四面體O?ABC中,空間的一點(diǎn)M滿足OM=12OA+132.(23-24高三上·上海寶山·期末)已知空間向量PA=1,2,4,PB=5,?1,33.(23-24高三上·河北張家口·階段練習(xí))若向量a=1,?2,?n,b4.(2024高三·全國·專題練習(xí))如圖,在正三棱柱ABC?A1B1C1中,AB=4,AA1=3,M是AB的中點(diǎn),AN=2N考點(diǎn)六、線線、線面角問題1.(2024·陜西咸陽·模擬預(yù)測)已知平行六面體ABCD?A1B1C1D1中,棱AA1

A.12 B.13 C.142.(24-25高三上·四川成都·開學(xué)考試)已知M,N分別是正四面體ABCD中棱AD,BC的中點(diǎn),若點(diǎn)E是棱CD的中點(diǎn).則MN與AE所成角的余弦值為(

)A.?33 B.33 C.?1.(2024·廣東·一模)在正方體ABCD?A1B1C1D1中,點(diǎn)P、Q分別在A1B1、2.(2022·全國·高考真題)在四棱錐P?ABCD中,PD⊥(1)證明:BD⊥(2)求PD與平面PAB所成的角的正弦值.3.(2022·全國·高考真題)如圖,四面體ABCD中,AD⊥CD,(1)證明:平面BED⊥平面ACD(2)設(shè)AB=BD=2,∠ACB=60°,點(diǎn)F在BD上,當(dāng)△4.(2022·北京·高考真題)如圖,在三棱柱ABC?A1B1C1中,側(cè)面BCC1(1)求證:MN∥平面BC(2)再從條件①、條件②這兩個條件中選擇一個作為已知,求直線AB與平面BMN所成角的正弦值.條件①:AB⊥條件②:BM=注:如果選擇條件①和條件②分別解答,按第一個解答計(jì)分.考點(diǎn)七、面面角問題1.(2024·河南鄭州·模擬預(yù)測)如圖,在三棱錐P?ABC中,∠ABC=π(1)證明:OP⊥平面ABC(2)若PA=2AB=2BC,E是棱BC上一點(diǎn)且2BE2.(2024·江蘇鎮(zhèn)江·三模)如圖,三棱錐P?ABC中,∠ABC=π(1)下面有①②③三個命題,能否從中選取兩個命題作為條件,證明另外一個命題成立?如果能,請你選取并證明(只要選取一組并證明,選取多組的,按第一組記分);①平面PAB⊥平面ABC;②DE⊥③PE⊥(2)若三棱錐P?ABC的體積為23,以你在(1)所選的兩個條件作為條件,求平面PDE1.(24-25高三上·山東菏澤·開學(xué)考試)如圖,在三棱柱ABC?A1B1(1)求證:平面AB1C(2)設(shè)點(diǎn)P為A1C的中點(diǎn),求平面ABP與平面2.(2023·北京·高考真題)如圖,在三棱錐P?ABC中,PA⊥平面ABC

(1)求證:BC⊥(2)求二面角A?3.(2023·全國·高考真題)如圖,在正四棱柱ABCD?A1B1C1D1中,AB

(1)證明:B2(2)點(diǎn)P在棱BB1上,當(dāng)二面角P?A24.(2023·全國·高考真題)如圖,三棱錐A?BCD中,DA=DB=(1)證明:BC⊥(2)點(diǎn)F滿足EF=DA,求二面角考點(diǎn)八、點(diǎn)面、線面、面面距1.(24-25高三上·廣東·開學(xué)考試)如圖,四邊形ABCD是圓柱OE的軸截面,點(diǎn)F在底面圓O上,OA=BF=3,AD=3,點(diǎn)G(1)證明:EG//平面DAF(2)求點(diǎn)H到平面DAF的距離.2.(2021·廣西柳州·一模)如圖△ABC的外接圓O的直徑AB=2,CE垂直于圓O所在的平面,BD//CE,CE=2,BC

(1)證明:BM⊥(2)當(dāng)M為DE的中點(diǎn)時,求點(diǎn)M到平面ACD的距離.1.(2024·天津和平·二模)如圖,三棱臺ABC?A1B1C1中,△(1)證明:CC1∥(2)求直線A1D與平面(3)求點(diǎn)D到平面A12.(24-25高三上·福建·開學(xué)考試)如圖所示,在四棱錐V?ABCD中,底面ABCD為直角梯形,AB//CD,∠ABC=90°,側(cè)面VBC⊥

(1)求證:EB⊥(2)求二面角B?(3)求點(diǎn)C到平面VAD的距離.3.(2024·黑龍江·二模)如圖,已知正三棱柱ABC?A1B1

(1)證明:MN//平面A(2)求點(diǎn)P到直線MN的距離.4.(2024·貴州·模擬預(yù)測)在三棱錐ABCD中,AC⊥平面BCD,P是AB上一點(diǎn),且3AB=4BP,連接CP與DP,(1)過Q點(diǎn)的平面平行于平面ACD且與BC交于點(diǎn)M,求BMCM(2)若平面PCD⊥平面ABC,且AC=2BC=2CD考點(diǎn)九、點(diǎn)線、線線距1.(2024·吉林·模擬預(yù)測)如圖所示,半圓柱OO1與四棱錐A?BCDE拼接而成的組合體中,F(xiàn)是半圓弧BC上(不含B,C)的動點(diǎn),(1)求證:CG⊥(2)若DF//平面ABE,求平面FOD與平面GOD(3)求點(diǎn)G到直線OD距離的最大值.2.(2024·江蘇無錫·模擬預(yù)測)如圖,在棱長為4的正方體ABCD?A1B1C1(1)求四棱錐D1(2)若點(diǎn)P在棱D1C1上,且P到平面B1DE的距離為261.(2024·天津河西·模擬預(yù)測)如圖,在棱長為a的正方體OABC?O'A'B'(1)求證:A'(2)當(dāng)三棱錐B'?BEF的體積取得最大值時,求平面B'EF2.(2024·廣東廣州·模擬預(yù)測)如圖所示的空間幾何體是以AD為軸的14圓柱與以ABCD為軸截面的半圓柱拼接而成,其中AD為半圓柱的母線,點(diǎn)G為弧CD(1)求證:平面BDF⊥平面BCG(2)當(dāng)AB=4,平面BDF與平面ABG夾角的余弦值為155時,求點(diǎn)E到直線3.(23-24高三下·天津南開·階段練習(xí))如圖,棱柱ABCD?A1B1C1D1的底面是菱形,∠DAB=

(1)證明:OF//平面BC(2)求二面角D?(3)求點(diǎn)F到直線DA4.(2024·山西呂梁·一模)如圖,在四棱錐P?ABCD中,已知PA⊥平面ABCD,且四邊形ABCD

(1)線段PB上是否存在一點(diǎn)Q使得QC⊥CD,若存在,求出(2)定義:兩條異面直線之間的距離是指其中一條直線上任意一點(diǎn)到另一條直線距離的最小值,求異面直線PB與CD之間的距離.考點(diǎn)十、空間中的動點(diǎn)問題1.(24-25高三上·四川達(dá)州·開學(xué)考試)如圖,在三棱柱ABC?A1B1

(1)求證:AB1⊥(2)設(shè)點(diǎn)P滿足A1P=λA1C0≤λ2.(22-23高三下·江蘇連云港·階段練習(xí))如圖,在正四棱柱ABCD?A1B1C1D1中,A

(1)求正四棱柱ABCD?A1(2)是否存在點(diǎn)G,使得二面角G?EF?B的大小為1.(24-25高三上·江蘇揚(yáng)州·開學(xué)考試)在四棱錐P?ABCD中,PA⊥平面ABCD,底面ABCD為正方形,PA=AB,E為線段PB(1)證明:AE⊥(2)求實(shí)數(shù)λ的值,使得平面AEF與平面PDC所成角的余弦值最大.2.(2025·浙江·模擬預(yù)測)在正四面體ABCD中,P是△ABC內(nèi)部或邊界上一點(diǎn),滿足AP=λ(1)證明:當(dāng)DP取最小值時,DP⊥(2)設(shè)DP=xDA3.(2024·貴州貴陽·二模)由正棱錐截得的棱臺稱為正棱臺.如圖,正四棱臺ABCD?A1B1C1D1中,E,F

(1)求證:BD1//(2)線段AB上是否存在點(diǎn)M,使得直線D1M與平面A1EF所成的角的正弦值為34.(2025·廣東深圳·一模)如圖,PD⊥平面ABCD,AD(1)求證:EF//(2)若N為線段CQ上的點(diǎn),且直線DN與平面QPM所成的角為π6,求QN1.(23-24高三上·廣東東莞·階段練習(xí))如圖,AB是圓的直徑,平面PAC⊥面ACB,且AP⊥AC.(1)求證:BC⊥平面PAC(2)若AB=2,2.(2024·天津紅橋·二模)在如圖所示的幾何體中,PA⊥平面ABCD,PA//QD,四邊形ABCD為平行四邊形,∠ABC=60°,∠(1)求證:直線PB//平面DCQ(2)求直線PB與平面PCQ所成角的正弦值;(3)求平面PCQ與平面DCQ夾角的正弦值.3.(2024·天津·二模)如圖,在直三棱柱ABC?A1B1C1中,AC⊥BC,AC(1)求證:A1F//(2)求平面ACC1A(3)求點(diǎn)A1到平面BDE4.(2024·天津·二模)如圖,DA⊥平面ABC,AB⊥AC,AD∥CE,AB=AC(1)證明:EM⊥(2)求平面DBC與平面ABC夾角的余弦值;(3)設(shè)N是棱BC上的點(diǎn),若EN與CD所成角的余弦值為3010,求BN5.(23-24高三下·天津·階段練習(xí))已知四棱臺ABCD?A1B1C1D1,下底面ABCD為正方形,AB(1)求證:A1E//(2)求平面ABC1D(3)求E到平面ABC6.(2024·天津河西·一模)已知三棱錐P?ABC中,PA⊥平面ABC,AB⊥AC,AB=2PA=2AC=4,N為AB上一點(diǎn)且滿足

(1)求證:CM⊥(2)求直線SN與平面CMN所成角的大小;(3)求點(diǎn)P到平面CMN的距離.1.(24-25高三上·天津薊州·開學(xué)考試)如圖,PD⊥平面ABCD,AD⊥CD,AB(1)求證:EF//平面CPM(2)求平面QPM與平面CPM夾角的正弦值;(3)若N為線段CQ上的點(diǎn),且直線DN與平面QPM所成的角為π6,求N到平面CPM2.(23-24高三上·天津·期中)如圖,PD垂直于梯形ABCD所在平面,∠ADC=∠BAD=90°,F為PA(1)求證:AC//平面DEF(2)求平面ABCD與平面BCP的夾角的余弦值;(3)求點(diǎn)F到平面BCP的距離.3.(2024·天津薊州·模擬預(yù)測)如圖,在四棱錐P?ABCD中,已知棱AB,AD,AP兩兩垂直,長度分別為1,2,2,若DC=(1)求實(shí)數(shù)λ值;(2)求直線PB與平面PCD所成角的正弦值;(3)求平面PBD與平面PCD夾角的余弦值.4.(23-24高三下·天津·階段練習(xí))如圖,已知多面體ABC?A1B1C1,A1A,B1B,C

(1)求證:AB1⊥(2)求直線AC1與平面(3)求點(diǎn)A到平面A15.(2024·天津·模擬預(yù)測)四棱錐P?ABCD中,PA⊥平面ABCD,底面ABCD為矩形,且AB=4,AD=3(1)求平面EFM與平面ABCD夾角余弦值;(2)求平面EFM與直線PB夾角正弦值;(3)平面EFM與PA交于N點(diǎn),求AN的長.6.(23-24高三下·天津·階段練習(xí))如圖,在四棱錐P?ABCD是正方形,側(cè)棱PD⊥底面ABCD,PD(1)求證:PA//平面EBD(2)求DF與平面EBD所成角余弦值;(3)求平面DEF與平面ABCD的夾角余弦值.7.(2024·天津?yàn)I海新·二模)如圖,在四棱錐P?ABCD中,底面ABCD為直角梯形,AB⊥AD,AD∥BC,側(cè)面PAB⊥平面ABCD,PA=AB(1)求證:EF//平面PAB(2)若異面直線EF與

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