格物学 第一章 空间向量与立体几何1.1 空间向量及其运算

空间向量的线性运算-1.1 空间向量及其运算知识点考前基础单选题自测题答案-山西省等高一数学选择必修,平均正确率64.0%

2025-08-07
空间向量的线性运算-1.1 空间向量及其运算知识点考前基础单选题自测题答案-山西省等高一数学选择必修,平均正确率64.0%
1、['空间向量的数量积', '空间向量的线性运算']

正确率60.0%已知平行六面体$$A B C D-A_{1} B_{1} C_{1} D_{1}$$中$$A A_{1}=3, \, \, \, B D=4, \, \, \, \overrightarrow{A D_{1}} \cdot\overrightarrow{D C}-\overrightarrow{A B_{1}} \cdot\overrightarrow{B C}=5,$$则$$\operatorname{c o s} \langle\overrightarrow{A A_{1}}, \ \overrightarrow{B D} \rangle=$$(

B

A.$$\frac{5} {1 2}$$

B.$$- \frac{5} {1 2}$$

C.$$\frac{4} {1 5}$$

D.$$- \frac{4} {1 5}$$

2、['空间向量的坐标与空间向量的平行、垂直', '空间向量运算的坐标表示', '空间向量的线性运算']

正确率80.0%已知向量$$\boldsymbol{a}=( 2 \cdot\ -1, \enskip2 ), \ b=(-4, \enskip2, \enskip x ),$$$${{a}{⊥}{b}{,}}$$则$$| 2 a+b |=$$(

A

A.$${{9}}$$

B.$${{3}}$$

C.$${{1}}$$

D.$${{3}{\sqrt {2}}}$$

3、['空间向量的线性运算']

正确率80.0%已知$$A, ~ B, ~ C, ~ D$$是空间中互不相同的四个点,则$$\overrightarrow{A B}-\overrightarrow{D B}-\overrightarrow{A C}=$$(

B

A.$$\overrightarrow{A D}$$

B.$$\overrightarrow{C D}$$

C.$$\overrightarrow{B C}$$

D.$$\overrightarrow{D A}$$

4、['空间向量的线性运算']

正确率80.0%svg异常

A.$$\frac1 3 \overrightarrow{a}+\frac1 3 \overrightarrow{b}+\frac1 3 \overrightarrow{c}$$

B.$$\frac{1} {6} \overrightarrow{a}+\frac{1} {3} \overrightarrow{b}+\frac{1} {3} \overrightarrow{c}$$

C.$$\frac{1} {3} \overrightarrow{a}+\frac{1} {6} \overrightarrow{b}+\frac{1} {6} \overrightarrow{c}$$

D.$$\frac{1} {6} \overrightarrow{a}+\frac{1} {6} \overrightarrow{b}+\frac{1} {6} \overrightarrow{c}$$

5、['空间向量的线性运算']

正确率60.0%四面体$${{A}{B}{C}{D}}$$中,$${{G}}$$是$${{C}{D}}$$的中点,连接$${{A}{G}}$$,则$${\frac{1} {2}} ( \overrightarrow{B D}+\overrightarrow{B C} )+\overrightarrow{A B}=$$(

B

A.$$\overrightarrow{C G}$$

B.$$\overrightarrow{A G}$$

C.$$\overrightarrow{B C}$$

D.$${\frac{1} {2}} \overrightarrow{B C}$$

6、['空间向量运算的坐标表示', '空间向量的线性运算']

正确率60.0%已知两个向量$$\overrightarrow{a}=( 2,-1, 3 )$$,$$\overrightarrow{b}=( 4, m, n )$$,且$$\overrightarrow{a} / / \overrightarrow{b}$$,则$${{m}{+}{n}}$$的值为(

C

A.$${{1}}$$

B.$${{2}}$$

C.$${{4}}$$

D.$${{8}}$$

7、['空间向量运算的坐标表示', '空间向量的线性运算']

正确率80.0%已知向量$$\overrightarrow{a}=( 2, 0, 1 )$$,$$\vec{b}=( 3, 1, 4 )$$,则$$\overrightarrow{a}-2 \overrightarrow{b}=( \textit{} )$$

A.$$(-4, 2, 7 )$$

B.$$(-4,-2,-7 )$$

C.$$( 4,-2, 7 )$$

D.$$( 4, 2,-7 )$$

8、['空间向量的线性运算']

正确率60.0%svg异常

D

A.$$\frac{1} {2} (-\vec{a}+\vec{b}+\vec{c} )$$

B.$$\frac{1} {2} ( \vec{a}+\vec{b}-\vec{c} )$$

C.$$\frac{1} {2} ( \vec{a}-\vec{b}+\vec{c} )$$

D.$$\frac1 2 (-\vec{a}-\vec{b}+\vec{c} )$$

9、['空间向量基本定理的应用', '用空间向量研究空间中直线、平面的垂直', '空间向量的线性运算']

正确率40.0%设向量$$\to, ~ \to, ~ \to$$是空间基底,$$x, ~ y, ~ z \in R$$,有下面四个命题:
$${{p}_{1}}$$:若$$x \overrightarrow{a}+y \overrightarrow{b}+z \overrightarrow{c}=0$$,那么$$x=y=z=0$$;
$${{p}_{2}}$$:若$$\overrightarrow{a} \cdot\overrightarrow{l}=0, \ \overrightarrow{b} \cdot\overrightarrow{l}=0.$$则$$\overrightarrow{l} / / \overrightarrow{c} ;$$
$$p_{3} \colon\ \overrightarrow{a}+\overrightarrow{b}-\overrightarrow{c}, \ \overrightarrow{a}-\overrightarrow{b}+\overrightarrow{c}, \ \overrightarrow{a}+\overrightarrow{b}+\overrightarrow{c}$$也是空间基底;
$${{p}_{4}}$$:若$$\overrightarrow{n_{1}}=x_{1} \overrightarrow{a}+y_{1} \overrightarrow{b}+z_{1} \overrightarrow{c}, \ \overrightarrow{n_{2}}=x_{2} \overrightarrow{a}+y_{2} \overrightarrow{b}+z_{2} \overrightarrow{c}.$$则$$\overrightarrow{n_{1}} \perp\overrightarrow{n_{2}} \Leftrightarrow x_{1} x_{2}+y_{1} y_{2}+z_{1} z_{2}=0.$$
其中真命题为(

A

A.$${{p}_{1}{,}{{p}_{3}}}$$

B.$${{p}_{1}{,}{{p}_{4}}}$$

C.$${{p}_{2}{,}{{p}_{3}}}$$

D.$${{p}_{2}{,}{{p}_{4}}}$$

10、['空间向量基本定理的应用', '空间向量的线性运算']

正确率40.0%已知正方体$$A B C D-A_{1} B_{1} C_{1} D_{1}$$中,$${{E}}$$是底面$$A_{1} B_{1} C_{1} D_{1}$$的中心,$$\overrightarrow{a}=\frac{1} {2} \overrightarrow{A A_{1}}, \overrightarrow{b}=\frac{1} {2} \overrightarrow{A B}, \overrightarrow{c}=\frac{1} {3} \overrightarrow{A D}, \overrightarrow{A E}=x \overrightarrow{a}+y \overrightarrow{b}+z \overrightarrow{c}$$,则

A

A.$$x=2, y=1, z=\frac{3} {2}$$

B.$$x=1, y=1, z=\frac{1} {2}$$

C.$$x=\frac{1} {2}, y=\frac{1} {2}, z=1$$

D.$$x=\frac{1} {2}, y=\frac{1} {2}, z=\frac{2} {3}$$

1. 解析:

设平行六面体的顶点坐标如下:$$A(0,0,0)$$,$$B(a,0,0)$$,$$C(a,b,0)$$,$$D(0,b,0)$$,$$A_1(0,0,c)$$,$$B_1(a,0,c)$$,$$C_1(a,b,c)$$,$$D_1(0,b,c)$$。

根据题意:

$$AA_1 = 3 \Rightarrow c = 3$$

$$BD = 4 \Rightarrow \sqrt{a^2 + b^2} = 4 \Rightarrow a^2 + b^2 = 16$$

计算向量点积:

$$\overrightarrow{AD_1} = (0, b, c)$$,$$\overrightarrow{DC} = (a, 0, 0)$$

$$\overrightarrow{AB_1} = (a, 0, c)$$,$$\overrightarrow{BC} = (0, b, 0)$$

代入条件:

$$\overrightarrow{AD_1} \cdot \overrightarrow{DC} - \overrightarrow{AB_1} \cdot \overrightarrow{BC} = 5 \Rightarrow (0 \cdot a + b \cdot 0 + c \cdot 0) - (a \cdot 0 + 0 \cdot b + c \cdot 0) = 0$$

发现题目条件可能有误,重新理解题意。

设$$\overrightarrow{AA_1} = \vec{u}$$,$$\overrightarrow{AB} = \vec{v}$$,$$\overrightarrow{AD} = \vec{w}$$,则$$\overrightarrow{BD} = \vec{w} - \vec{v}$$。

题目条件为:

$$\overrightarrow{AD_1} \cdot \overrightarrow{DC} - \overrightarrow{AB_1} \cdot \overrightarrow{BC} = 5$$

其中:

$$\overrightarrow{AD_1} = \vec{w} + \vec{u}$$,$$\overrightarrow{DC} = \vec{v}$$

$$\overrightarrow{AB_1} = \vec{v} + \vec{u}$$,$$\overrightarrow{BC} = \vec{w}$$

代入得:

$$(\vec{w} + \vec{u}) \cdot \vec{v} - (\vec{v} + \vec{u}) \cdot \vec{w} = 5$$

展开化简:

$$\vec{w} \cdot \vec{v} + \vec{u} \cdot \vec{v} - \vec{v} \cdot \vec{w} - \vec{u} \cdot \vec{w} = 5$$

即:

$$\vec{u} \cdot \vec{v} - \vec{u} \cdot \vec{w} = 5$$

$$\vec{u} \cdot (\vec{v} - \vec{w}) = 5$$

注意到$$\overrightarrow{BD} = \vec{w} - \vec{v}$$,所以:

$$\vec{u} \cdot (-\overrightarrow{BD}) = 5 \Rightarrow \vec{u} \cdot \overrightarrow{BD} = -5$$

又$$|\vec{u}| = 3$$,$$|\overrightarrow{BD}| = 4$$,所以:

$$\cos \langle \vec{u}, \overrightarrow{BD} \rangle = \frac{\vec{u} \cdot \overrightarrow{BD}}{|\vec{u}| \cdot |\overrightarrow{BD}|} = \frac{-5}{12}$$

答案为:$$B$$。

2. 解析:

向量$$\vec{a} = (2, -1, 2)$$,$$\vec{b} = (-4, 2, x)$$。

由$$\vec{a} \perp \vec{b}$$,得:

$$\vec{a} \cdot \vec{b} = 2 \times (-4) + (-1) \times 2 + 2 \times x = 0$$

解得:$$x = 5$$。

计算$$2\vec{a} + \vec{b}$$:

$$2\vec{a} = (4, -2, 4)$$

$$2\vec{a} + \vec{b} = (4 - 4, -2 + 2, 4 + 5) = (0, 0, 9)$$

模长为:$$|2\vec{a} + \vec{b}| = 9$$。

答案为:$$A$$。

3. 解析:

计算向量表达式:

$$\overrightarrow{AB} - \overrightarrow{DB} - \overrightarrow{AC} = \overrightarrow{AB} - (\overrightarrow{AB} - \overrightarrow{AD}) - (\overrightarrow{AB} - \overrightarrow{AC})$$

化简得:

$$\overrightarrow{AD} - \overrightarrow{AB} + \overrightarrow{AC} = \overrightarrow{AC} - \overrightarrow{AB} + \overrightarrow{AD} = \overrightarrow{BC} + \overrightarrow{AD}$$

重新理解题意,直接计算:

$$\overrightarrow{AB} - \overrightarrow{DB} - \overrightarrow{AC} = \overrightarrow{AB} - (\overrightarrow{AB} - \overrightarrow{AD}) - (\overrightarrow{AB} - \overrightarrow{AC}) = \overrightarrow{AD} - \overrightarrow{AB} + \overrightarrow{AC}$$

进一步化简:

$$\overrightarrow{AD} - \overrightarrow{AB} + \overrightarrow{AC} = \overrightarrow{AD} + \overrightarrow{BA} + \overrightarrow{AC} = \overrightarrow{AD} + \overrightarrow{BC}$$

题目可能有误,重新理解:

$$\overrightarrow{AB} - \overrightarrow{DB} - \overrightarrow{AC} = \overrightarrow{AB} - (\overrightarrow{AB} - \overrightarrow{AD}) - \overrightarrow{AC} = \overrightarrow{AD} - \overrightarrow{AC} = \overrightarrow{CD}$$

答案为:$$B$$。

5. 解析:

设四面体$$ABCD$$中,$$G$$是$$CD$$的中点。

计算表达式:

$$\frac{1}{2} (\overrightarrow{BD} + \overrightarrow{BC}) + \overrightarrow{AB} = \frac{1}{2} (\overrightarrow{BD} + \overrightarrow{BC}) + \overrightarrow{AB}$$

注意到$$\overrightarrow{BD} + \overrightarrow{BC} = 2 \overrightarrow{BG}$$(因为$$G$$是$$CD$$的中点),所以:

$$\frac{1}{2} \times 2 \overrightarrow{BG} + \overrightarrow{AB} = \overrightarrow{BG} + \overrightarrow{AB} = \overrightarrow{AG}$$

答案为:$$B$$。

6. 解析:

向量$$\vec{a} = (2, -1, 3)$$,$$\vec{b} = (4, m, n)$$,且$$\vec{a} \parallel \vec{b}$$。

存在实数$$k$$,使得$$\vec{b} = k \vec{a}$$,即:

$$4 = 2k$$,$$m = -k$$,$$n = 3k$$

解得:$$k = 2$$,$$m = -2$$,$$n = 6$$。

所以$$m + n = 4$$。

答案为:$$C$$。

7. 解析:

向量$$\vec{a} = (2, 0, 1)$$,$$\vec{b} = (3, 1, 4)$$。

计算$$\vec{a} - 2\vec{b}$$:

$$2\vec{b} = (6, 2, 8)$$

$$\vec{a} - 2\vec{b} = (2 - 6, 0 - 2, 1 - 8) = (-4, -2, -7)$$

答案为:$$B$$。

9. 解析:

分析各命题:

$$p_1$$:正确,因为$$\vec{a}, \vec{b}, \vec{c}$$是基底,线性无关。

$$p_2$$:错误,$$\vec{l}$$可能与$$\vec{c}$$平行或为零向量。

$$p_3$$:正确,三个向量的线性组合可以表示空间中的任意向量。

$$p_4$$:错误,正交的条件需要内积为零,但前提是基底正交。

答案为:$$A$$。

10. 解析:

设正方体边长为1,坐标系如下:

$$A(0,0,0)$$,$$B(1,0,0)$$,$$D(0,1,0)$$,$$A_1(0,0,1)$$。

$$E$$是底面$$A_1B_1C_1D_1$$的中心,坐标为$$(0.5, 0.5, 1)$$。

向量$$\vec{a} = \frac{1}{2} \overrightarrow{AA_1} = (0, 0, 0.5)$$,$$\vec{b} = \frac{1}{2} \overrightarrow{AB} = (0.5, 0, 0)$$,$$\vec{c} = \frac{1}{3} \overrightarrow{AD} = (0, \frac{1}{3}, 0)$$。

$$\overrightarrow{AE} = (0.5, 0.5, 1)$$。

设$$\overrightarrow{AE} = x \vec{a} + y \vec{b} + z \vec{c}$$,则:

$$x \times 0 + y \times 0.5 + z \times 0 = 0.5$$

$$x \times 0 + y \times 0 + z \times \frac{1}{3} = 0.5$$

$$x \times 0.5 + y \times 0 + z \times 0 = 1$$

解得:$$x = 2$$,$$y = 1$$,$$z = \frac{3}{2}$$。

答案为:$$A$$。

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