高考数学一轮总复习 第8章 立体几何初步 第6节 空间向量的应用高考AB卷 理-人教版高三全册数学试题VIP免费

【大高考】2017版高考数学一轮总复习第8章立体几何初步第6节空间向量的应用高考AB卷理空间向量及其应用(2016·全国Ⅱ，19)如图，菱形ABCD的对角线AC与BD交于点O，AB＝5，AC＝6，点E，F分别在AD，CD上，AE＝CF＝，EF交BD于点H.将△DEF沿EF折到△D′EF的位置.OD′＝.(1)证明：D′H⊥平面ABCD；(2)求二面角B－D′A－C的正弦值.(1)证明由已知得AC⊥BD，AD＝CD.又由AE＝CF得＝，故AC∥EF.因此EF⊥HD，从而EF⊥D′H.由AB＝5，AC＝6得DO＝BO＝＝4.由EF∥AC得＝＝.所以OH＝1，D′H＝DH＝3.于是D′H2＋OH2＝32＋12＝10＝D′O2，故D′H⊥OH.又D′H⊥EF，而OH∩EF＝H，所以D′H⊥平面ABCD.(2)解如图，以H为坐标原点，HF的方向为x轴正方向，建立空间直角坐标系H－xyz.则H(0，0，0)，A(－3，－1，0)，B(0，－5，0)，C(3，－1，0)，D′(0，0，3)，AB＝(3，－4，0)，AC＝(6，0，0)，AD′＝(3，1，3).设m＝(x1，y1，z1)是平面ABD′的法向量，则即所以可取m＝(4，3，－5).设n＝(x2，y2，z2)是平面ACD′的法向量，则即所以可取n＝(0，－3，1).于是cos〈m，n〉＝＝＝－.sin〈m，n〉＝.因此二面角B－D′A－C的正弦值是.空间向量及其应用1.(2015·陕西，18)如图1，在直角梯形ABCD中，AD∥BC，∠BAD＝，AB＝BC＝1，AD＝2，E是AD的中点，O是AC与BE的交点.将△ABE沿BE折起到△A1BE的位置，如图2.(1)证明：CD⊥平面A1OC；(2)若平面A1BE⊥平面BCDE，求平面A1BC与平面A1CD夹角的余弦值.图1(1)证明在图1中，因为AB＝BC＝1，AD＝2，E是AD的中点，∠BAD＝，所以BE⊥AC，即在图2中，BE⊥OA1，BE⊥OC，且A1O∩OC＝O，从而BE⊥平面A1OC，又在直角梯形ABCD中，AD∥BC，BC＝AD，E为AD中点，所以BC綉ED，所以四边形BCDE为平行四边形，故有CD∥BE，所以CD⊥平面A1OC.(2)解由已知，平面A1BE⊥平面BCDE，图2又由(1)知，BE⊥OA1，BE⊥OC，所以∠A1OC为二面角A1－BE－C的平面角，所以∠A1OC＝，如图，以O为原点，建立空间直角坐标系，因为A1B＝A1E＝BC＝ED＝1，BC∥ED，所以B，E，A1，C，得BC＝，A1C＝，CD＝BE＝(－，0，0)，设平面A1BC的法向量n1＝(x1，y1，z1)，平面A1CD的法向量n2＝(x2，y2，z2)，平面A1BC与平面A1CD夹角为θ，则得取n1＝(1，1，1)；得取n2＝(0，1，1)，从而cosθ＝|cosn1，n2|＝＝，即平面A1BC与平面A1CD夹角的余弦值为.2.(2015·天津，17)如图，在四棱柱ABCD－A1B1C1D1中，侧棱A1A⊥底面ABCD，AB⊥AC，AB＝1，AC＝AA1＝2，AD＝CD＝，且点M和N分别为B1C和D1D的中点.(1)求证：MN∥平面ABCD；(2)求二面角D1－AC－B1的正弦值；(3)设E为棱A1B1上的点，若直线NE和平面ABCD所成角的正弦值为，求线段A1E的长.解如图，以A为原点建立空间直角坐标系，依题意可得A(0，0，0)，B(0，1，0)，C(2，0，0)，D(1，－2，0)，A1(0，0，2)，B1(0，1，2)，C1(2，0，2)，D1(1，－2，2)，又因为M，N分别为B1C和D1D的中点，得M，N(1，－2，1).(1)证明依题意，可得n＝(0，0，1)为平面ABCD的一个法向量，MN＝，由此可得MN·n＝0，又因为直线MN⊄平面ABCD，所以MN∥平面ABCD.(2)AD1＝(1，－2，2)，AC＝(2，0，0)，设n1＝(x1，y1，z1)为平面ACD1的法向量，则即不妨设z1＝1，可得n1＝(0，1，1).设n2＝(x2，y2，z2)为平面ACB1的法向量，则又AB1＝(0，1，2)，得不妨设z2＝1，可得n2＝(0，－2，1).因此有cos〈n1，n2〉＝＝－，于是sin〈n1，n2〉＝.所以，二面角D1－AC－B1的正弦值为.(3)依题意，可设A1E＝λA1B1，其中λ∈[0，1]，则E(0，λ，2)，从而NE＝(－1，λ＋2，1)，又n＝(0，0，1)为平面ABCD的一个法向量，由已知，得cos〈NE，n〉＝＝＝，整理得λ2＋4λ－3＝0，又因为λ∈[0，1]，解得λ＝－2，所以，线段A1E的长为－2.3.(2013·湖北，19)如图，AB是圆O的直径，点C是圆O上异于A，B的点，直线PC⊥平面ABC，E，F分别是PA，PC的中点.(1)记平面BEF与平面ABC的交线为l，试判断直线l与平面PAC的位置关系，并加以证明；(2)设(1)中的直线l与圆O的另一个交点为D，且点Q满足DQ＝CP，记直线PQ与平面ABC所成的角为θ，异面直线PQ与EF所成的角为α，二面角E－l－C的大小为β，求证：sinθ＝sinαsinβ.(1)解直线l∥平面PAC，证明如下：连...