一、選擇題
1.直線的傾斜角是( )
A.B.C.D.
2.已知點(diǎn)關(guān)于z軸的對(duì)稱點(diǎn)為B,則等于( )
A.B.C.2D.
3.若直線與互相垂直,則a的值為( )
A.-3B.1C.0或D.1或-3
4.正方體中,E為中點(diǎn),則直線,所成角的余弦值為( )
A.B.C.D.
5.過點(diǎn)的直線在兩坐標(biāo)軸上的截距之和為零,則該直線方程為( )
A.B.
C.或D.或
6.平行六面體中,,,.則=( )
A.B.C.D.
7.已知點(diǎn),,直線l過點(diǎn),且A,B兩點(diǎn)在直線l的同側(cè),則直線l斜率的取值范圍是( )
A.B.
C.D.
8.?dāng)?shù)學(xué)家歐拉于1765年在他的著作《三角形的幾何學(xué)》中首次提出定理:三角形的外心、重心、垂心依次位于同一直線上,且重心到外心的距離是重心到垂心距離的一半,這條直線被后人稱之為三角形的歐拉線.已知的頂點(diǎn)為,,,則該三角形的歐拉線方程為( )
A.B.C.D.
二、多項(xiàng)選擇題
9.已知向量,,則下列結(jié)論中正確的是( )
A.若,則B.若,則
C.不存在實(shí)數(shù),使得D.若,則
10.以下四個(gè)命題敘述正確的是( )
A.直線在x軸上的截距是1
B.直線和的交點(diǎn)為P,且P在直線上,則k的值是
C.設(shè)點(diǎn)是直線上的動(dòng)點(diǎn),O為原點(diǎn),則的最小值是
D.直線,若,則或2
11.如圖,在棱長為2的正方體中,E為的中點(diǎn),若一點(diǎn)P在底面內(nèi)(包括邊界)移動(dòng),且滿足,則( )
A.與平面的夾角的正弦值為
B.點(diǎn)到的距離為
C.線段的長度的最大值為
D.與的數(shù)量積的范圍是
三、填空題
12.兩平行直線與之間的距離為______________.
13.已知空間向量,,向量在向量上的投影向量的坐標(biāo)為__________.
14.在等腰直角三角形ABC中,,點(diǎn)P是邊AB上異于A,B的一點(diǎn),光線從點(diǎn)P出發(fā)經(jīng)BC,CA反射后又回到點(diǎn)P,若光線QR經(jīng)過的重心,則的周長是______________.
四、解答題
15.已知的三個(gè)頂點(diǎn)分別為,,,BC中點(diǎn)為D點(diǎn),求:
(1)邊所在直線的方程
(2)邊上中線AD所在直線的方程
(3)邊的垂直平分線的方程.
16.棱長為2的正方體中,E,F分別是,的中點(diǎn),G在棱CD上,且,H是的中點(diǎn).
(1)證明:;
(2)求.
17.設(shè)直線l的方程為.
(1)求證:不論a為何值,直線l必過一定點(diǎn)P;
(2)若直線l分別與x軸正半軸,y軸正半軸交于點(diǎn),,當(dāng)面積最小時(shí),求此時(shí)的直線方程;
(3)當(dāng)直線l在兩坐標(biāo)軸上的截距均為正整數(shù)且a也為正整數(shù)時(shí),求直線l的方程.
18.如圖,在四棱錐中,平面平面ABCD,,,,M為棱PC的中點(diǎn).
(1)證明:平面PAD;
(2)若,,
(i)求二面角的余弦值;
(ii)在線段PA上是否存在點(diǎn)Q,使得點(diǎn)Q到平面BDM的距離是?若存在,求出PQ的值;若不存在,說明理由.
19.有一塊直角三角形的板置于平面直角坐標(biāo)系中,已知,,點(diǎn)是三角形內(nèi)一點(diǎn),現(xiàn)在由于三角板中陰影部分受到損壞,為把損壞部分鋸掉,可用經(jīng)過點(diǎn)的一條直線,將三角板鋁成,問:應(yīng)該如何鋸法,即直線斜率為多少時(shí),可使三角板的面積最大?
參考答案
1.答案:A
解析:由題意可知直線的斜率為.
故選:A.
2.答案:A
解析:點(diǎn)關(guān)于z軸的對(duì)稱點(diǎn)為B,
所以.
故選:A.
3.答案:D
解析:因?yàn)?則,即,
解得或.
故選:D.
4.答案:B
解析:如圖,以D為坐標(biāo)原點(diǎn),,,分別為x,y,z軸,建立空間直角坐標(biāo)系,
設(shè)正方體的棱長為2,則,,,,
可得,,
則,
所以直線,所成角的余弦值為.
故選:B.
5.答案:D
解析:當(dāng)直線過原點(diǎn)時(shí)在兩坐標(biāo)軸上的截距都為0,滿足題意,
又因?yàn)橹本€過點(diǎn),所以直線的斜率為,
所以直線方程為,即,
當(dāng)直線不過原點(diǎn)時(shí),設(shè)直線方程為,
因?yàn)辄c(diǎn)在直線上,
所以,解得,
所以直線方程為,
故所求直線方程為或.故D項(xiàng)正確.
故選:D
6.答案:A
解析:由題意得,

,故.
7.答案:A
解析:由題意,點(diǎn),,,
根據(jù)斜率公式,可得,,
如圖所示,要使得直線l過點(diǎn),且A,B兩點(diǎn)在直線l的同側(cè),則直線l斜率的取值范圍是.
故選:A.
8.答案:A
解析:由重心坐標(biāo)公式可得:重心,即.
由,,可知外心M在的垂直平分線上,
所以設(shè)外心,因?yàn)椋?br>所以,
解得,即:,
則,
故歐拉線方程為:,
即:,
故選:A.
9.答案:ACD
解析:對(duì)于A項(xiàng),由可得,解得,故A項(xiàng)正確;
對(duì)于B項(xiàng),由可得,解得,故B項(xiàng)錯(cuò)誤;
對(duì)于C項(xiàng),假設(shè)存在實(shí)數(shù),使得,則,所以不存在實(shí)數(shù),使得,故C項(xiàng)正確;
對(duì)于D項(xiàng),由可得,解得,所以,故D項(xiàng)正確.
故選:ACD.
10.答案:BC
解析:對(duì)于A,直線在軸上的截距是,A錯(cuò)誤;
由解得,即,則,解得,B正確;
對(duì)于C,依題意,,C正確;
對(duì)于D,當(dāng)時(shí),直線重合,D錯(cuò)誤.
故選:BC.
11.答案:ABD
解析:如圖,以D為坐標(biāo)原點(diǎn),,,分別為x,y,z軸,建立空間直角坐標(biāo)系,
則,,,,,設(shè),,
可得,,
若,則,可得,
則,解得,即,.
對(duì)于選項(xiàng)A:可知平面的法向量,
則,
所以與平面的夾角的正弦值為,故A正確;
對(duì)于選項(xiàng)B:因?yàn)椋?br>所以點(diǎn)到的距離為,故B正確;
對(duì)于選項(xiàng)C:因?yàn)椋?br>則,
且,可得當(dāng)且僅當(dāng)時(shí),取到最大值,
所以線段的長度的最大值為3,故C錯(cuò)誤;
對(duì)于選項(xiàng)D:因?yàn)?,?br>則,
且,可知當(dāng)時(shí),取到最小值;
當(dāng)時(shí),取到最大值1;
所以與的數(shù)量積的范圍是,故D正確;
故選:ABD.
12.答案:
解析:由,可得,
所以與之間的距離為.
13.答案:
解析:由投影向量的定義可知,.
14.答案:
解析:以A為坐標(biāo)原點(diǎn),AB所在直線為x軸,AC所在直線為y軸,
建立如圖所示的平面直角坐標(biāo)系,則,,,
所以直線BC的方程為.
設(shè),點(diǎn)P關(guān)于直線BC的對(duì)稱點(diǎn)為,點(diǎn)P關(guān)于y軸的對(duì)稱點(diǎn)為,
易得,,易知直線就是所在的直線.
所以直線的方程為.
設(shè)的重心為G,則,
所以,即,
所以(舍去)或,
所以,.
結(jié)合對(duì)稱關(guān)系可知,,
所以的周長即線段的長度為:.
15.答案:(1)
(2)
(3)
解析:(1),
故邊所在直線的方程為:,
化簡得到.
(2)中點(diǎn)D為,即,
故,
故AD所在直線的方程為,
即.
(3),
故垂直平分線的斜率為,
中點(diǎn)為,
故垂直平分線的方程為,
即.
16.答案:(1)見解析
(2)
解析:(1)如圖,以D為原點(diǎn),DA,DC,分別為x,y,z軸,建立空間直角坐標(biāo)系,
則,,,,,,,
因?yàn)?,
所以,
所以,即.
(2)因?yàn)?所以,
又,
且,
所以.
17.答案:(1)
(2)
(3)
解析:(1)由得,
則,解得,
不論a為何值,直線l必過一定點(diǎn);
(2)由,
當(dāng)時(shí),,當(dāng)時(shí),,
又由,得,
,
當(dāng)且僅當(dāng),即時(shí)取等號(hào),
,,
直線方程為.
(3)直線l在兩坐標(biāo)軸上的截距均為正整數(shù),
即,均為正整數(shù),而a也為正整數(shù),
,,
直線l的方程為.
18.答案:(1)證明見解析
(2)(i);(ii)存在,
解析:(1)取PD的中點(diǎn)N,連接AN,MN,如圖所示:為棱PC的中點(diǎn),
,,,,,,
四邊形ABMN是平行四邊形,,
又平面PAD,平面PAD,平面PAD.
(2),,,,,
平面平面ABCD,平面平面,平面PDC,
平面ABCD,
又AD,平面ABCD,,而,,
以點(diǎn)D為坐標(biāo)原點(diǎn),DA,DC,DP所在直線分別為x,y,z軸建立空間直角坐標(biāo)系,
如圖:則,,,,
M為棱PC的中點(diǎn),
,,
(i),,
設(shè)平面BDM的一個(gè)法向量為,
則,令,則,,
平面PDM的一個(gè)法向量為,

根據(jù)圖形得二面角為鈍角,
則二面角的余弦值為.
(ii)假設(shè)在線段PA上存在點(diǎn)Q,使得點(diǎn)Q到平面BDM的距離是,
設(shè),,
則,,
由(2)知平面BDM的一個(gè)法向量為,,
點(diǎn)Q到平面BDM的距離是,
,.
19.答案:
解析:依題意,直線MN過點(diǎn)且斜率存在,
設(shè)直線MN的方程為,
,,
直線OA的方程為,直線AB的方程為,
由知:,
且,可得或,
由知:,
且,可得,
,
,
,且.
設(shè),,
當(dāng)時(shí),,
,,,,則,
即,在是增函數(shù),
當(dāng)時(shí),,即時(shí),.

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