苏教版必修22.3空间直角坐标系教学设计

空间直角坐标系

本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分.共150分.

第Ⅰ卷（选择题，共50分）

一、选择题：在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的，请把正确答案的代号填在题后的括号内（每小题5分，共50分）.

1．在空间直角坐标系中，已知点P（x，y，z），给出下列4条叙述：

 ①点P关于x轴的对称点的坐标是（x，－y，z）

 ②点P关于yOz平面的对称点的坐标是（x，－y，－z）

 ③点P关于y轴的对称点的坐标是（x，－y，z）

 ④点P关于原点的对称点的坐标是（－x，－y，－z）

其中正确的个数是    （    ）

 A．3 B．2 C．1 D．0

2．若已知A（1，1，1），B（－3，－3，－3），则线段AB的长为  （    ）

 A．4    B．2 C．4 D．3

3．已知A（1，2，3），B（3，3，m），C（0，－1，0），D（2，―1，―1），则 （    ）

 A．>      B．<

C．≤       D．≥

4．设A（3，3，1），B（1，0，5），C（0，1，0），AB的中点M，则 （    ）

 A． B． C． D．

5．如图，三棱锥A－BCD中，AB⊥底面BCD，BC⊥CD，且AB=BC=1，

 CD=2，点E为CD的中点，则AE的长为（    ）

  A． B．

 C． D．

6．点B是点A（1，2，3）在坐标平面内的射影，则OB等于 （    ）

 A． B．   C．   D．

7．已知ABCD为平行四边形，且A（4，1，3），B（2，－5，1），C（3，7，－5），则点D

   的坐标为    （    ）

 A．（，4，－1） B．（2，3，1）  C．（－3，1，5）  D．（5，13，－3）

8．点到坐标平面的距离是   （    ）

    A． B．       C．      D．

9．已知点，， 三点共线，那么的值分别是 （    ）

 A．，4 B．1，8 C．，－4  D．－1，－8

10．在空间直角坐标系中，一定点到三个坐标轴的距离都是1，则该点到原点的距离是（    ）

 A．     B．       C．     D．

第Ⅱ卷（非选择题，共100分）

二、填空题：请把答案填在题中横线上（每小题6分，共24分）．

11．如右图，棱长为3a正方体OABC－，

  点M在上，且2，以O

  为坐标原点，建立如图空间直有坐标系，则点

  M的坐标为                 ．

12．如右图，为一个正方体截下的一角P－ABC，

 ，，，建立如图坐标

 系，求△ABC的重心G的坐标       _       _．

13．若O（0，0，0），P（x，y，z），且，则

 表示的图形是       _       _．

14．已知点A（－3，1，4），则点A关于原点的对称点

 B的坐标为             ；AB的长为             ．

三、解答题：解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤(共76分)．

15．（12分）如图，长方体中，，，，设E为的中点，F为的中点，在给定的空间直角坐标系D－xyz下，试写出A，B，C，D，，，，，E，F各点的坐标．

16．（12分）如图，在四棱锥P－ABCD中，底面ABCD为正方形，且边长为2a，棱PD⊥底面ABCD，PD=2b，取各侧棱的中点E，F，G，H，写出点E，F，G，H的坐标．

17．（12分）如图，已知矩形ABCD中，，．将矩形ABCD沿对角线BD折起，使得面BCD⊥面ABD．现以D为原点，DB作为y轴的正方向，建立如图空间直角坐标系，此时点A恰好在xDy坐标平面内．试求A，C两点的坐标．

18．（12分）已知，， ，求证其为直角三角形．

19．（14分）如图，已知正方体的棱长为a，M为的中点，点N在上，且，试求MN的长．

20．（14分）在空间直角坐标系中，已知A（3，0，1）和B（1，0，－3），试问

   （1）在y轴上是否存在点M，满足？

   （2）在y轴上是否存在点M，使△MAB为等边三角形？若存在，试求出点M坐标．

参考答案

一、CADCB  BDCCA

二、11．（2a，3a，3a）；     12．G（） ； 13．以原点O为球心，以1为半径的球面；

14．（3，－1，－4）； ；

三、

15．解：设原点为O，因为A，B，C，D这4个点都在坐标平面 xOy内，

它们的竖坐标都是0，而它们的横坐标和纵坐标可利用，写出，

所以 A（3，0，0），B（3，5，0），C（0，5，0），D（0，0，0）；

因为平面与坐标平面xOy平行，且，所以A'， B'，，D'的竖坐标

都是3，而它们的横坐标和纵坐标分别与A，B，C，D的相同，所以（3，0，3），（3，5，3），（0，5，3），（0，0，3）；

 由于E分别是中点，所以它在坐标平面xOy上的射影为DB的中点，从而E的横坐标和纵坐标分别是的，同理E的竖坐标也是的竖坐标的，所以E（）；

 由F为中点可知，F在坐标平面xOy的射影为BC中点，横坐标和纵坐标分别为和5，同理点F在z轴上的投影是AA'中点，故其竖坐标为，所以F（，5，）．

16．解: 由图形知，DA⊥DC，DC⊥DP，DP⊥DA，故以D为原点，建立如图空间坐标系D－xyz．

因为E，F，G，H分别为侧棱中点，由立体几何知识可知，平面EFGH与底面ABCD平行，

从而这4个点的竖坐标都为P的竖坐标的一半，也就是b，

由H为DP中点，得H（0，0，b）

 E在底面面上的投影为AD中点，所以E的横坐标和纵坐标分别为a和0，所以E（a，0，b），

 同理G（0，a，b）；

 F在坐标平面xOz和yOz上的投影分别为点E和G，故F与E横坐标相同都是a，

 与G的纵坐标也同为a，又F竖坐标为b，故F（a，a，b）．                   

17．解： 由于面BCD⊥面ABD，从面BCD引棱DB的垂线CF即为面ABD的垂线，同理可得AE即为面BCD的垂线，故只需求得的长度即可。

最后得A（），C（0,）

18．略解：利用两点间距离公式，

 由，，，从而，结论得证.

19．解：以D为原点，建立如图空间直角坐标系．因为正方体棱长为a，

 所以B（a，a，0），A'（a，0，a），（0，a，a），（0，0，a）．

 由于M为的中点，取中点O'，所以M（，，），O'（，，a）．

 因为，所以N为的四等分，从而N为的中点，故N（，，a）．

 根据空间两点距离公式，可得

 ．

20．解：（1）假设在在y轴上存在点M，满足．

 因Ｍ在y轴上，可设M（0，y，0），由，可得

 ，

 显然，此式对任意恒成立．这就是说y轴上所有点都满足关系．

（2）假设在y轴上存在点M，使△MAB为等边三角形．

由（1）可知，y轴上任一点都有，所以只要就可以使得△MAB是等边三角形．

 因为

 于是，解得

 故y轴上存在点M使△MAB等边，M坐标为（0，，0），或（0，，0）．