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空间向量与立体几何知识点

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.. . .. . .

??a?????a?? (结合律)

?????a??a??a (第一分配律)

?a?b??a??b?? (第二分配律)

实数与向量的积也叫数乘向量. 4、共线向量

(1)共线向量定义

若表示空间向量的有向线段所在的直线互相平行或重合,则这些向量叫做共线向量,也叫做平行向量。若a与b是共线向量,则记为a//b。

注意:零向量和空间任一向量是共线向量. (2)共线向量定理

对空间任意两个向量a、b(b≠0),a//b的充要条件是存在实数λ使a=λb (3)空间直线的向量表示式

如果直线 l 是经过已知点 A 且平行于已知非零向量a的直线,那么对任一点 O,点P在直线 l 上的充要条件是存在实数t,满足等式OP?OA?ta,其中向量a叫做直线 l 的方向向量. 注意:

①若在 l 上取AB?a,则有

OP?OA?tAB,?OP?OA?tOB?OA?(1?t)OA?tOB

??B?OA?(1?t)OA?tOB?

②上式可解决三点P、A、B 共线问题的表示或判定.

③当

t?111OP?OA?OB222时,,点P为AB的中点,这是中点公式的向量表达式.

OP?1?OA?OB1??1??

④ 若P分AB所成比为?,则

5、空间直角坐标系

在空间直角坐标系中,三条坐标轴两两互相垂直,轴的方向通常这样选择:从z轴的正方向看,x轴正半轴沿逆时针方向转 900能与 y 轴的正半轴重合。让右手拇指指向 x 轴正方向.食指指向 y 轴的正方向,如果中指指向 z 轴的正方向,那么称这个坐标系为右手直角坐标系。一般情况下,建立的坐标系都是右手直角坐标系.

在平面上画空间直角坐标系 O-xyz 时,一般使∠xOy=135°,∠yOz=90°。

空间两点间的距离公式是平面上两点间距离公式的推广,是空间向量模长公式的推广,如果知道儿何体上任意两点的坐标.我们就可直接套用.

222PP?(x?x)?(y?y)?(z?z)P(x,y,z),P(x,y,z)1221212111112222设,则 S. . . . . ..

.. . .. . .

222|OP|?x?y?z特别地,P1(x,y,z)到原点的距离

6、空间向量的数量积运算

??

a?b?|a|?|b|?cos?a,b?

????????其中?a,b?为a与b的夹角,围是[0,π],注意数量积的性质和运算律。

?? 1. 性质

b是非零向量,e是与b方向相同的单位向量,θ是a与e的夹角,则 若a、(1)e?a?a?e?|a|cos? (2)a?b?a?b?0

(3)若a与b同向,则a?b?|a|?|b|; 若a与b反向,则a?b??|a|?|b|; 特别地:a?a?|a|或|a|??????2????????????????????????????a?a

??a、b的夹角,则cos??a?b

(4)若θ为(5)|a?b|?|a||b|

????????|a|?|b|

?? 2. 运算律

(1)结合律(?a)?b??(a?b) (2)交换律a?b?b?a

(3)分配律a?(b?c)?a?b?a?c 不满足消去律和结合律即:

?????????????a?b?b?c?(a?b)c不一定等于a(b?c) ?a?c,??????????【典型例题】

例1. 已知P是平面四边形ABCD所在平面外一点,连结PA、PB、PC、PD,点E、F、G、

H分别为△PAB、△PBC、△PCD、△PDA的重心。求证:E、F、G、H四点共面。 证明:分别延长PE、PF、PG、PH交对边于M、N、Q、R ∵E、F、G、H分别是所在三角形的重心 ∴M、N、Q、R为所在边的中点,顺次连结MNQR所得四边形为平行四边形,且有

S. . . . . ..

.. . .. . .

?2??2??2??2?PE?PM,PF?PN,PG?PQ,PH?PR3333

∵MNQR为平行四边形,则

???2?2?2?EG?PG?PE?PQ?PM?MQ333

2??2??2???(MN?MR)?(PN?PM)?(PR?PM)33323?3?23?3??(PF?PE)?(PH?PE)322322?? ?EF?EH ∴由共面向量定理得E、F、G、H四点共面。

?????? 例2. 如图所示,在平行六面体ABCD?A'B'C'D'中,AB?a,AD?b,AA?c,

P是CA'的中点,M是CD'的中点,N是C'D'的中点,点Q是CA'上的点,且CQ:QA'=4:

???b,c}表示以下向量: 1,用基底{a,

????(1)AP;(2)AM;(3)AN;(4)AQ。 解:连结AC、AD'

?1??1???1???AP?(AC?AA')?(AB?AD?AA')?(a?b?c)222(1); ?1????1?1??1?AM?(AC?AD)?(AB?2AD?AA')?a?b?c2222; (2)

?1??AN?(AC?AD')2(3)

S. . . . . ..

空间向量与立体几何知识点

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