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1.1 空间向量及其运算
一、选择题
1.(2023高二上·南山期末)若构成空间的一组基底,则下列向量不共面的为( )
A.,, B.,,
C.,, D.,,
2.(2022高二上·洛阳期中)若构成空间的一个基底,则下列向量可以构成空间另一个基底的是( )
A.,, B.,,
C.,, D.,,
3.(2022高二上·东光期中)在空间直角坐标系中,点关于z轴的对称点是( )
A. B.
C. D.
4.(2021高二上·长春月考)下列说法错误的是( )
A.设 是两个空间向量,则 一定共面
B.设 是两个空间向量,则
C.设 是三个空间向量,则 一定不共面
D.设 是三个空间向量,则
5.在空间直角坐标系Oxyz中,下列说法正确的是( )
A.向量 的坐标与点B的坐标相同
B.向量 的坐标与点A的坐标相同
C.向量 与向量 的坐标相同
D.向量 与向量 的坐标相同
6.下列说法正确的是( )
A.若 ,则 或
B.若 、 为相反向量,则
C.零向量是没有方向的向量
D.若 、 是两个单位向量,则
7.(2023高二上·临安开学考)在空间四边形中,等于( )
A. B. C. D.
8.在平行六面体中,AC,BD相交于,为的中点,设,,,则( )
A. B.
C. D.
9.(2023高二上·榆林期末)如图在平行六面体中,相交于,为的中点,设,,,则( )
A. B.
C. D.
10.(2022高二上·大同期中)如图所示,空间四边形中,,点M在上,且,N为中点,则等于( )
A. B.
C. D.
11.(2022高二上·通州期中)如图,在四面体中,点为棱的中点,设,,,则( )
A. B.
C. D.
12.(2022高二上·绍兴月考)空间任意四个点A,B,C,D,则等于( )
A. B. C. D.
13.(2022高二上·沧州月考)若,则( )
A. B.
C. D.
14.(2022高二上·罗湖期末)如图,在平行六面体(底面为平行四边形的四棱柱)中,E为延长线上一点,,则为( )
A. B.
C. D.
15.(2023高二下·揭阳期末)已知空间向量,,若,则( )
A.1 B. C.2 D.
16.(2023高二下·宝山期末)已知,若三向量共面,则实数等于( )
A.4 B.3 C.2 D.1
17.(2022高二上·云南期中)已知空间向量,,若,则( )
A. B. C. D.
18.(2022高二下·赣州期中)空间中,与向量同向共线的单位向量为( )
A.
B.或
C.
D.或
19.(2018高二上·牡丹江期中)以下四个命题中,正确的是( )
A.若 ,则 三点共线
B.若 为空间的一个基底,则 构成空间的另一个基底
C.
D. 为直角三角形的充要条件是
20.(2022高二上·宝安期中)《九章算术》中的“商功”篇主要讲述了以立体几何为主的各种形体体积的计算,其中堑堵是指底面为直角三角形的直棱柱.如图,在堑堵中,分别是的中点,是的中点,若,则( )
A.1 B. C. D.
21.(2022高二上·辽宁月考)已知四棱锥的底面为平行四边形,M,N分别为棱,上的点,,N是的中点,向量,则( )
A., B.,
C., D.,
22.(2022高二上·河南月考)已知A,B,C,D四点在平面内,且任意三点都不共线,点P为平面外的一点,满足,则z=( )
A.2 B.1 C.-1 D.-2
23.(2022高二下·广东月考)在三棱锥中,P为内一点,若,,,则( )
A. B.
C. D.
24.(2016高二下·马山期末)已知点A(4,1,3),B(2,﹣5,1),C为线段AB上一点,且3| |=| |,则点C的坐标是( )
A. B.
C. D.
25.已知A(4,1,3)、B(2,﹣5,1),C为线段AB上一点,且=3,则C的坐标为( )
A.(,﹣,) B.(,﹣3,2)
C.(,﹣1,) D.(,﹣,)
26.已知A(4,1,3),B(2,﹣5,1),C是线段AB上一点,且=,则C点的坐标为( )
A.(,-,) B.(,﹣3,2)
C.(,﹣1,) D.(,-,)
27.设,是两个空间向量,若||=1,=(0,2,1),=λ(λ∈R),则λ=( )
A. B.- C. D.
28.已知点A(4,1,3),B(2,﹣5,1),C为线段AB上一点,且3||=|||,则点C的坐标是( )
A. B. C. D.
29.设向量,,则下列结论中正确的是( )
A. B.
C.与垂直 D.∥
30.(2022高二上·南阳)关于空间向量,以下说法错误的是( )
A.若,则的夹角是钝角
B.已知向量组是空间的一个基底,则不能构成空间的一个基底
C.若对空间中任意一点,有,则四点共面
D.空间中的三个向量,若有两个向量共线,则这三个向量一定共面
答案解析部分
1.【答案】A
【解析】【解答】对于A,设,则,显然不存在使得等式成立,A符合题意;
对于B,设,则,解得,B不符合题意;
对于C,设,则,即,解得,C不符合题意;
对于D,设,则,解得,D不符合题意.
故答案为:A.
【分析】根据空间向量基底的定义,结合选项逐项判定,即可求解.
2.【答案】C
【解析】【解答】对于A,,共面,不能作为空间一组基底,A不符合题意;
对于B,,共面,不能作为空间一组基底,B不符合题意;
对于C,假设共面,则可设
,方程组无解,不共面,可以作为空间一组基底,C符合题意;
对于D,,共面,不能作为空间一组基底,D不符合题意.
故答案为:C.
【分析】根据空间向量共面定理可知ABD选项中的向量共面,无法作为一组基底;假设C中向量共面,可知不存在满足条件的实数,由此知假设错误,则C中向量可以作为基底.
3.【答案】B
【解析】【解答】关于z轴的对称点是竖坐标不变,横纵坐标变为相反数,因为,所以对称点坐标为.
故答案为:B.
【分析】根据空间直角坐标系的概念与对称性,即可求解.
4.【答案】C
【解析】【解答】解: 对于A, 设 是两个空间向量,因为向量可以平移,则 一定共面 ,正确;
对于B, 设 是两个空间向量,因为向量的数量积满足交换律,则 正确;
对于C,设 是三个空间向量,则 可能共面,可能不共面,故C错误;
对于D,设是三个空间向量,因为向量的数量积满足乘法对加法的分配律,则 ,D正确,
故答案为:C
【分析】由向量的平移可判断A,C ;由向量数量积满足交换律 分配律可判断B,D .
5.【答案】D
【解析】【解答】因为点A不一定为坐标原点,所以A,B,C都不对;
由于 ,D符合题意.
故答案为:D.
【分析】由空间定点向量以及向量坐标的定义对选项逐一判断即可得出答案。
6.【答案】B
【解析】【解答】对A,若 ,只能表示 和 的长度相等,不能说明方向相同或相反,故 A不符合题意;
对B,若 、 为相反向量,则它们的和为零向量,B对;
对C,零向量的方向是任意的,C不符合题意;
对D,两个单位向量只是模都为1,但方向不一定相同,D不符合题意.
故答案为:B
【分析】根据题意由向量的定义结合零向量、相反向量、单位向量以及向量的模的概念对选项逐一判断即可得出答案。
7.【答案】C
【解析】【解答】解:由题意可得 .
故答案为:C.
【分析】根据空间向量的加法运算求解.
8.【答案】C
【解析】【解答】如图所示:
因为 为的中点,
所以.
故答案为:C.
【分析】根据中线的性质,结合空间向量的线性运算求解.
9.【答案】C
【解析】【解答】由已知得,,
故答案为:C
【分析】根据向量的运算法则,结合,即可求解.
10.【答案】B
【解析】【解答】,
故答案为:B.
【分析】根据向量的加减运算三角形法则表示出,可得答案.
11.【答案】A
【解析】【解答】连接,
因为为棱的中点,,,
所以,
所以,
故答案为:A
【分析】根据空间向量的线性运算法则,得到,利用,即可求解.
12.【答案】D
【解析】【解答】易知,.
故答案为:D.
【分析】利用空间向量加法三角形法则和向量减法的定义即可求出答案.
13.【答案】B
【解析】【解答】,
.
故答案为:B.
【分析】根据空间向量的坐标运算,即可求出相应向量的坐标。
14.【答案】B
【解析】【解答】
.
故答案为:B
【分析】根据空间向量的线性运算法则,准确运算,即可求解.
15.【答案】A
【解析】【解答】若,则,解得,
所以.
故答案为:A.
【分析】根据空间向量平行的坐标表示求,进而可得结果.
16.【答案】D
【解析】【解答】因为三向量共面,所以存在唯一有序数对,使得,
所以,即,
解得.
故答案为:D
【分析】利用空间共面向量定理,列出方程组即可得到答案.
17.【答案】A
【解析】【解答】因为,所以,故.
故答案为:A
【分析】根据空间向量数量积的坐标运算可得答案.
18.【答案】C
【解析】【解答】解:因为,所以,
所以与向量同向共线的单位向量,
故答案为:C.
【分析】求得再由,即可求解。
19.【答案】B
【解析】【解答】因为 中 ,所以 三点不一定共线,
因为 为空间的一个基底,所以 不在同一个平面,因此 也不在同一个平面,从而 构成空间的另一个基底,
因为 ,所以 不恒成立,
因为 为直角三角形时A角不一定为直角,即 不一定成立,所以D不符合题意,
故答案为:B.
【分析】由于≠1,故三点不一定共线;空间的基底不在同一平面,故有也不在同一平面,由此B正确;根据向量的运算得C错误;由于直角三角形中A不一定为直角,故D错误。
20.【答案】C
【解析】【解答】连接如下图:
由于是的中点,
.
根据题意知.
.
故答案为:C.
【分析】连接,根据是的中点,化简得到,结合题意,即可求解.
21.【答案】B
【解析】【解答】解:因为,所以,
,
又,
所以.
故答案为:B.
【分析】根据向量的线性运算,化简得到,结合题意,即可求得的值.
22.【答案】A
【解析】【解答】因为四点在平面内,且点为平面外的一点,
而,所以,
所以,所以
所以,解得.
故答案为:A.
【分析】根据空间向量的线性运算,表示出相应的向量,即可求出参数z的值。
23.【答案】C
【解析】【解答】延长PB到,使得,延长PC到,使得,连接,,,如图所示:
因为,,,
所以,
所以P是的重心,
所以,即,
所以,
整理得.
故答案为:C
【分析】如图,延长PB到,使得,延长PC到,使得,连接,,,结合已知条件可得,即可确定P为重心,从而得到,即可求解。
24.【答案】C
【解析】【解答】解:∵C为线段AB上一点,且3| |=|| |,
∴ ,
∴
=(4,1,3)+ (﹣2,﹣6,﹣2),
= .
故选:C.
【分析】C为线段AB上一点,且3| |=|| |,可得 ,利用向量的坐标运算即可得出.
25.【答案】C
【解析】【解答】解:设C(x,y,z),又A(4,1,3)、B(2,﹣5,1),
可得
又=3,
故有解得
C的坐标为(,﹣1,)
故选C
【分析】由题意,可设C(x,y,z),又A(4,1,3)、B(2,﹣5,1),求出两个向量,的坐标,代入=3,即可得到x,y,z所满足的方程,求出值即可得到C的坐标
26.【答案】C
【解析】【解答】解:∵
∴
=(,﹣1,)
故选C.
【分析】利用向量的线性运算即可得出.
27.【答案】C
【解析】【解答】解:∵=λ(λ∈R),∴,
∴|λ|=,
∴λ=.
故选:C.
【分析】由=λ(λ∈R),可得,再利用向量模的计算公式即可得出
28.【答案】C
【解析】【解答】解:∵C为线段AB上一点,且3||=|||,
∴,
∴
=(4,1,3)+(﹣2,﹣6,﹣2),
=.
故选:C.
【分析】C为线段AB上一点,且3||=|||,可得,利用向量的坐标运算即可得出.
29.【答案】C
【解析】【解答】∵,,∴,,,∴,∴与垂直,故选C
【分析】熟练掌握向量的坐标运算及数量积的定义、变形是解决此类问题的关键,属基础题
30.【答案】A
【解析】【解答】对于A,若夹角为,则成立,A错误,符合题意;
对于B,,共面,
不能构成空间的一个基底,B正确,不符合题意;
对于C,由得:,
即,又,
所以由空间向量基本定理可知:四点共面,C正确,不符合题意;
对于D,若空间中的三个向量中有两个向量共线,且三个向量中,任意两个向量均共面,
三个向量必然共面,D正确,不符合题意.
故答案为:A.
【分析】根据向量的定义和空间向量的基本定理逐项进行判断,可得答案.
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