数学选修2-13.2立体几何中的向量方法第1课时同步达标检测题

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(建议用时：45分钟)

[学业达标]

一、选择题

1．l1的方向向量为v1＝(1，2，3)，l2的方向向量v2＝(λ，4，6)，若l1∥l2，则λ＝(　　)

A．1　　 B．2　　　

C．3　　　 D．4

【解析】　∵l1∥l2，∴v1∥v2，则＝，∴λ＝2.

【答案】　B

2．若＝λ＋μ，则直线AB与平面CDE的位置关系是(　　)

A．相交 B．平行

C．在平面内 D．平行或在平面内

【解析】　∵＝λ＋μ，∴，，共面，则AB与平面CDE的位置关系是平行或在平面内．

【答案】　D

3．已知平面α内有一个点A(2，－1，2)，α的一个法向量为n＝(3，1，2)，则下列点P中，在平面α内的是(　　)

A．(1，－1，1) B.

C.  D.

【解析】　对于B，＝，

则n·＝(3，1，2)·＝0，

∴n⊥，则点P在平面α内．

【答案】　B

4．已知直线l的方向向量是a＝(3，2，1)，平面α的法向量是u＝(－1，2，－1)，则l与α的位置关系是(　　)

A．l⊥α B．l∥α

C．l与α相交但不垂直 D．l∥α或l⊂α

【解析】　因为a·u＝－3＋4－1＝0，所以a⊥u.所以l∥α或l⊂α.

【答案】　D

5．若u＝(2，－3，1)是平面α的一个法向量，则下列向量中能作为平面α的法向量的是(　　)

A．(0，－3，1) B．(2，0，1)

C．(－2，－3，1) D．(－2，3，－1)

【解析】　同一个平面的法向量平行，故选D.

【答案】　D

二、填空题

6．若平面α，β的法向量分别为(－1，2，4)，(x，－1，－2)，并且α⊥β，则x的值为________．

【解析】　因为α⊥β，那么它们的法向量也互相垂直，则有－x－2－8＝0，所以x＝－10.

【答案】　－10

7．若a＝(2x，1，3)，b＝(1，－2y，9)，且a与b为共线向量，则x＝________，y＝________．

【解析】　由题意得＝＝，∴x＝，y＝－.

【答案】　　－

8．已知A(4，1，3)，B(2，3，1)，C(3，7，－5)，点P(x，－1，3)在平面ABC内，则x＝________．

【解析】　＝(－2，2，－2)，＝(－1，6，－8)，

＝(x－4，－2，0)，由题意知A，B，C，P四点共面，

∴＝λ＋μ＝(－2λ，2λ，－2λ)＋(－μ，6μ，－8μ)＝(－2λ－μ，2λ＋6μ，－2λ－8μ)．

∴∴

而x－4＝－2λ－μ，∴x＝11.

【答案】　11

三、解答题

9.已知O，A，B，C，D，E，F，G，H为空间的9个点(如图3­2­6所示)，并且＝k，＝k，＝k，＝＋m，＝＋m.求证： 【导学号：18490106】

图3­2­6

(1)A，B，C，D四点共面，E，F，G，H四点共面；

(2)∥；

(3)＝k.

【解】　(1)由＝＋m，＝＋m，知A，B，C，D四点共面，E，F，G，H四点共面．

(2)∵＝＋m＝－＋m(－)

＝k(－)＋km(－)＝k＋km

＝k(＋m)＝k，

∴∥.

(3)由(2)知＝－＝k－k

＝k(－)＝k.

∴＝k.

10．在正方体ABCD­A1B1C1D1中，E，F分别是BB1，DC的中点，求证：是平面A1D1F的法向量．

【证明】　设正方体的棱长为1，建立如图所示的空间直角坐标系，则A(1，0，0)，E，D1(0，0，1)，F，A1(1，0，1)，＝，

＝，＝(－1，0，0)．

∵·＝·

＝－＝0，

又·＝0，

∴⊥，⊥.

又A1D1∩D1F＝D1，

∴AE⊥平面A1D1F，

∴是平面A1D1F的法向量．

[能力提升]

1．已知平面α的一个法向量是(2，－1，1)，α∥β，则下列向量可作为平面β的一个法向量的是(　　)

A．(4，2，－2) B．(2，0，4)

C．(2，－1，－5) D．(4，－2，2)

【解析】　∵α∥β，∴β的法向量与α的法向量平行，又∵(4，－2，2)＝2(2，－1，1)，解得应选D.

【答案】　D

2．已知直线l过点P(1，0，－1)，平行于向量a＝(2，1，1)，平面α过直线l与点M(1，2，3)，则平面α的法向量不可能是(　　)

A．(1，－4，2) B.

C. D．(0，－1，1)

【解析】　因为＝(0，2，4)，直线l平行于向量a，若n是平面α的法向量，则必须满足把选项代入验证，只有选项D不满足，故选D.

【答案】　D

3．若A，B，C是平面α内的三点，设平面α的法向量a＝(x，y，z)，则x∶y∶z＝________．

【解析】　因为＝，

＝，

又因为a·＝0，a·＝0，

所以

解得

所以x∶y∶z＝y∶y∶＝2∶3∶(－4)．

【答案】　2∶3∶(－4)

4.如图3­2­7，四棱锥P­ABCD中，PA⊥平面ABCD，PB与底面所成的角为45°，底面ABCD为直角梯形，∠ABC＝∠BAD＝90°，PA＝BC＝AD＝1.问：在棱PD上是否存在一点E，使得CE∥平面PAB？若存在，求出E点的位置；若不存在，请说明理由.

【导学号：18490107】

图3­2­7

【解】　分别以AB，AD，AP为x，y，z轴建立空间直角坐标系，如图，则P(0，0，1)，C(1，1，0)，D(0，2，0), 设E(0，y，z)，则

＝(0，y，z－1)，

＝(0，2，－1)，

∵∥，∴y(－1)－2(z－1)＝0， ①

∵＝(0，2，0)是平面PAB的法向量，

＝(－1，y－1，z)，

∴由CE∥平面PAB, 可得⊥，

∴(－1，y－1，z)·(0，2，0)＝2(y－1)＝0，

∴y＝1，代入①式得z＝.∴E是PD的中点，

即存在点E为PD中点时，CE∥平面PAB.