
1.利用共點且兩兩垂直的三條直線建系(即“墻角”型)——分別以三條直線所在直線為x軸,y軸,z軸建立空間直角坐標系.當條件不明顯時,要先證明過一點的三條直線兩兩垂直(即一個線面垂直+面內兩條線垂直),這個過程不能?。ㄏ岛髮ψ鴺瞬灰状_定的點,通常是先設出所求點的坐標,再選取向量,利用向量關系解出變量的值來確定.
常見類型:
2.利用線面垂直關系建系——常以此直線或與此直線平行的直線為z軸,在垂面內找到x軸,y軸,建立空間直角坐標系.
(面面垂直或知某點在平面內的射影轉化為線面垂直問題)
如圖,四棱錐P-ABCD中,底面ABCD為菱形,PA⊥底面ABCD,AC=2eq \r(2),PA=2,E是PC上的一點,PE=2EC.
證明:PC⊥平面BED.
[證明] 由PA⊥底面ABCD知,可分別以AC、PA所在直線為x軸、z軸建立空間直角坐標系,由題意知P(0,0,2),C(2eq \r(2),0,0),由PE=2EC知Eeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(4\r(2),3),0,\f(2,3))),設B(eq \r(2),-a,0),則eq \(PC,\s\up6(→))=(2eq \r(2),0,-2),eq \(BE,\s\up6(→))=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(\r(2),3),a,\f(2,3))),eq \(BD,\s\up6(→))=(0,2a,0),
∴eq \(PC,\s\up6(→))·eq \(BE,\s\up6(→))=eq \(PC,\s\up6(→))·eq \(BD,\s\up6(→))=0,
∴PC⊥BE,PC⊥BD,
∴PC⊥平面BED.
注:本題也可以分別以OC、OD所在直線為x軸、y軸建立空間直角坐標系,或分別以AB、PA所在直線為x軸、z軸建立空間直角坐標系.
3.利用正棱錐(或正棱臺或正棱柱)底面中心和高所在直線建系;
4.無線面垂直關系,但某一平面內有兩條垂直直線——常以這兩直線為兩坐標軸建立空間直角坐標系.
如圖,已知四棱錐P-ABCD,△PAD是以AD為斜邊的等腰直角三角形,BC∥AD,CD⊥AD,PC=AD=2DC=2CB=2,建立適當?shù)淖鴺讼挡⑶蟪龈鼽c坐標.
[解析] 解法一:取AD中點O,連接BO,PO,∵PA=PD,∴PO⊥AD,
∵BC綉OD,∴四邊形BCDO為平行四邊形,
∴BO∥CD,
∵CD⊥AD,∴BO⊥OD.
如圖,分別以OB,OD為x軸,y軸建立空間直角坐標系,
則A(0,-1,0),D(0,1,0),C(1,1,0),B(1,0,0),
設P(x,y,z),由題意可知PA=PD=eq \r(2),PC=2,
故eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(|PA|=\r(2),,|PD|=\r(2),,|PC|=2,))即eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(x2+?y+1?2+z2=2,,x2+?y-1?2+z2=2,,?x-1?2+?y-1?2+z2=4,))
解得y=0,x=-eq \f(1,2),z=eq \f(\r(3),2),即Peq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(1,2),0,\f(\r(3),2))).
解法二:由AD⊥平面POB知z軸?平面POB,
又BC⊥平面POB,
∴BC⊥PB,
∴PB=eq \r(PC2-BC2)=eq \r(3),
又OB=OP=1,∴∠BOP=120°,
作PH⊥x軸于H,由∠POH=60°,
知OH=eq \f(1,2),PH=eq \f(\r(3),2),∴Peq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(1,2),0,\f(\r(3),2))).
名師點撥:坐標法的重難點是求點的坐標和利用向量公式運算,在求點的坐標過程中,有以下幾種方法:
1.作坐標軸(或坐標平面)的射影,直接找出橫、縱、豎坐標;
2.利用向量平行或相等進行轉化;
3.直接設點,找等量關系(線段長度,垂直關系)列方程組.
【變式訓練】
如圖,四棱柱ABCD-A1B1C1D1中,側棱A1A⊥底面ABCD,AB∥DC,AB⊥AD,AD=CD=1,AA1=AB=2,E為棱AA1的中點.
(1)證明B1C1⊥CE;
(2)求EC1與B1C所成角的余弦值.
[解析] (1)證明:∵A1A⊥底面ABCD,∴A1A⊥AB,AA1⊥AD,
又AB⊥AD,∴AB、AD、AA1兩兩垂直,如圖
建立空間直角坐標系
由題意知B1(0,2,2),C1(1,2,1),C(1,0,1),E(0,1,0),
∴eq \(B1C1,\s\up6(→))=(1,0,-1),eq \(CE,\s\up6(→))=(-1,1,-1),
∴eq \(B1C1,\s\up6(→))·eq \(CE,\s\up6(→))=0,∴B1C1⊥CE.
(2)由(1)得:eq \(EC1,\s\up6(→))=(1,1,1),eq \(B1C,\s\up6(→))=(1,-2,-1),
記EC1與B1C所成的角為θ,
則cs θ=eq \f(|\(EC1,\s\up6(→))·\(B1C,\s\up6(→))|,|\(EC1,\s\up6(→))|·|\(B1C,\s\up6(→))|)=eq \f(2,\r(3)×\r(6))=eq \f(\r(2),3).
這是一份2025版高考數(shù)學一輪總復習素養(yǎng)提升訓練題第7章立體幾何第1講空間幾何體的結構及其表面積和體積,共3頁。試卷主要包含了6 km等內容,歡迎下載使用。
這是一份2025版高考數(shù)學一輪總復習考點突破訓練題第7章立體幾何第5講空間向量及其運算考點4利用向量證明判斷空間的平行與垂直,共3頁。
這是一份2025版高考數(shù)學一輪總復習考點突破訓練題第7章立體幾何第5講空間向量及其運算考點3空間向量的數(shù)量積及其應用,共3頁。
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