高三数学(理)创新设计资料包8-6.ppt

最新考纲 1.理解直线的方向向量及平面的法向量；2.能用 向量语言表述线线、线面、面面的平行和垂直关系；3.能用 向量方法证明立体几何中有关线面位置关系的一些简单定 理,第6讲 立体几何中的向量方法（一）证明平行 与垂直,1直线的方向向量与平面的法向量的确定,知 识 梳 理,非零向量,2用向量证明空间中的平行关系 (1)设直线l1和l2的方向向量分别为1和2，则l1l2(或l1与l2重合)_v12. (2)设直线l的方向向量为，与平面共面的两个不共线向量1和2，则l或l存在两个实数x，y，使 _ (3)设直线l的方向向量为，平面的法向量为u，则 l或l _ (4)设平面和的法向量分别为u1，u2，则 _ u1u2.,12,x1y2,u,u1u2,u 0,3用向量证明空间中的垂直关系 (1)设直线l1和l2的方向向量分别为1和2，则 l1l2_ _ (2)设直线l的方向向量为，平面的法向量为u，则 l _ _ (3)设平面和的法向量分别为u1和u2，则 _ _,12,120,u,vu,u1u2,u1u20,1判断正误(请在括号中打“”或“”) 精彩PPT展示 (1)直线的方向向量是唯一确定的 ( ) (2)平面的单位法向量是唯一确定的 ( ) (3)若两直线的方向向量不平行，则两直线不平行( ) (4)若空间向量a平行于平面，则a所在直线与平面平行 ( ),诊 断 自 测,2平面的法向量为(1，2，2)，平面的法向量为(2， 4，k)，若，则k ( ) A2 B4 C4 D2 解析 ，两平面法向量平行， 答案 C,3已知A(1，0，0)，B(0，1，0)，C(0，0，1)，则下列向量是平面ABC法向量的是 ( ) 答案 C,4已知直线l的方向向量为(1，2，3)，平面的法向量为u(5，2，3)，则l与的位置关系是_ 解析 u0，u，l或l. 答案 l或l 5(人教A选修21P104练习2改编)已知平面，的法向量分别为n1(2，3，5)，n2(3，1，4)，则( ) A B C，相交但不垂直 D以上均不对 解析 n1n2，且n1n22(3)315(4)230，不平行，也不垂直故选C. 答案 C,考点一 利用空间向量证明平行问题 【例1】 如图所示，平面PAD平面 ABCD，ABCD为正方形，PAD 是直角三角形，且PAAD2， E，F，G分别是线段PA，PD，CD 的中点求证：PB平面EFG. 证明 平面PAD平面ABCD，且 ABCD为正方形， AB，AP，AD两两垂直,以A为坐标原点，建立如右图所示的空间直角坐标系Axyz，则A(0，0，0)，B(2，0，0)，C(2，2，0)，D(0，2，0)，P(0，0，2)，E(0，0，1)，F(0，1，1)，G(1，2，0),规律方法 (1)恰当建立坐标系，准确表示各点与相关向量的坐标，是运用向量法证明平行和垂直的关键 (2)证明直线与平面平行，只须证明直线的方向向量与平面的法向量的数量积为零，或证直线的方向向量与平面内的不共线的两个向量共面，或证直线的方向向量与平面内某直线的方向向量平行，然后说明直线在平面外即可这样就把几何的证明问题转化为向量运算,【训练1】 如图，平面PAC平面ABC， ABC是以AC为斜边的等腰直角三 角形，E，F，O分别为PA，PB， AC的中点，AC16，PAPC10. 设G是OC的中点，证明：FG平面BOE； 证明 如图，连接OP， PAPC，O是AC的中点， POAC， 又面PAC面ABC， PO面ABC， ABC是以AC为斜边的直角三角形，BOAC.,所以点O为坐标原点，分别以OB，OC，OP所在直线为x轴，y轴，z轴，建立空间直角坐标系Oxyz，则O(0，0，0)，A(0，8，0)，B(8，0，0)，C(0，8，0)，P(0，0，6)，E(0，4，3)，F(4，0，3) 由题意，得G(0，4，0),令z4，得y3. 所以平面BOE的一个法向量n(0，3，4) 又直线FG不在平面BOE内，所以FG平面BOE.,考点二 利用空间向量证明垂直问题 【例2】 (2015济南质检)如图，在三棱 锥PABC中，ABAC，D为BC的 中点，PO平面ABC，垂足O落在 线段AD上已知BC8，PO4， AO3，OD2. (1)证明：APBC； (2)若点M是线段AP上一点，且AM3.试证明平面AMC平面BMC.,证明 (1)如图所示，以O为坐标原点， 以射线OP为z轴的正半轴建立空间直 角坐标系Oxyz. 则O(0，0，0)，A(0，3，0)， B(4，2，0)，C(4，2，0)， P(0，0，4),又根据(1)的结论知APBC， AP平面BMC，于是AM平面BMC. 又AM平面AMC，故平面AMC平面BCM.,规律方法 (1)利用已知的线面垂直关系构建空间直角坐标系，准确写出相关点的坐标，从而将几何证明转化为向量运算其中灵活建系是解题的关键 (2)其一证明线线垂直，只需要证明两条直线的方向向量垂直；其二证明线面垂直，只需证明直线的方向向量与平面内不共线的两个向量垂直即可当然也可证直线的方向向量与平面法向量平行其三证明面面垂直：证明两平面的法向量互相垂直；利用面面垂直的判定定理，只要能证明一个平面内的一条直线的方向向量为另一个平面的法向量即可,证明：A1C平面BB1D1D.,证明 由题设易知OA，OB，OA1两两垂直，以O为原点建立空间直角坐标系，如图,考点三 利用空间向量解决探索性问题 【例3】 在四棱锥PABCD中，PD底面ABCD，底面ABCD为正方形，PDDC，E，F分别是AB，PB的中点 (1)求证：EFCD； (2)在平面PAD内是否存在一点G，使GF平面PCB.若存在，求出点G坐标；若不存在，试说明理由,(1)证明 如图，以DA，DC，DP所 在直线分别为x轴，y轴，z轴建立空 间直角坐标系，设ADa，,(2)解 假设存在满足条件的点G，,规律方法 对于“是否存在”型问题的探索方式有两种：(1)根据题目的已知条件进行综合分析和观察猜想，找出点或线的位置，然后再加以证明，得出结论； (2)假设所求的点或线存在，并设定参数表达已知条件，根据题目进行求解，若能求出参数的值且符合已知限定的范围，则存在这样的点或线，否则不存在本题是设出点G的坐标，借助向量运算，判定关于P点的方程是否有解,(1)求证：PA平面ABCD； (2)在侧棱PC上是否存在一点F，使得BF平面AEC？若存在，指出F点的位置，并证明；若不存在，说明理由,PA2AD2PD2，即PAAD. 又PACD，ADCDD，PA平面ABCD. (2)解 以A为原点，AB，AD，AP所在直线为x轴，y轴， z轴建立空间直角坐标系 则A(0，0，0)，B(1，0，0)， C(1，1，0)，P(0，0，1)，,设平面AEC的法向量为n(x，y，z)，,思想方法 1用向量法解决立体几何问题，是空间向量的一个具体应用，体现了向量的工具性，这种方法可把复杂的推理证明、辅助线的作法转化为空间向量的运算，降低了空间想象演绎推理的难度，体现了由“形”转“数”的转化思想 2用向量知识证明立体几何问题有两种基本思路：一种是用向量表示几何量，利用向量的运算进行判断；另一种是用向量的坐标表示几何量，共分三步：(1)建立立体图形与空间向量的联系，用空间向量(或坐标)表示问题中所涉及的点、线、面，把立体几何问题转化为向量问题；(2)通过向量运算，研究点、线、面之间的位置关系；(3)根据运算结果的几何意义来解释相关问题,易错防范 1用向量知识证明立体几何问题，仍然离不