格物学 第一章 空间向量与立体几何1.3 空间向量及其运算的坐标表示

空间向量运算的坐标表示-1.3 空间向量及其运算的坐标表示知识点回顾基础选择题自测题解析-吉林省等高一数学选择必修,平均正确率64.0%

2025-06-05
空间向量运算的坐标表示-1.3 空间向量及其运算的坐标表示知识点回顾基础选择题自测题解析-吉林省等高一数学选择必修,平均正确率64.0%
1、['空间向量运算的坐标表示', '向量的模', '空间向量共线定理']

正确率60.0%从点$$P ( 1, ~ 2, ~ 3 )$$出发,沿着向量$$\boldsymbol{v}=(-4, ~-1, ~ 8 )$$的方向取点$${{Q}{,}}$$使$$P Q=1 8,$$则$${{Q}}$$点的坐标为(

A

A.$$(-7, ~ 0, ~ 1 9 )$$

B.$$( 9, ~ 4, ~-1 3 )$$

C.$$(-7, ~ 0, ~ 1 9 )$$或$$( 9, ~ 4, ~-1 3 )$$

D.$$(-1, ~-2, ~ 3 )$$或$$( 1, ~-2, ~-3 )$$

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', '向量的模', '数量积的运算律', '向量垂直']

正确率60.0%向量$$\overrightarrow{a}=( 1, 2, x ) \,,$$$$\vec{b}=( 2, y,-1 ) \,,$$若$$| \overrightarrow{a} |=\sqrt{5}$$,且$$\overrightarrow{a} \perp\overrightarrow{b},$$则$${{x}{+}{y}}$$的值为$${{(}{)}}$$

C

A.-2

B.$${{2}}$$

C.$${{−}{1}}$$

D.$${{1}}$$

3、['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', '向量的模']

正确率60.0%已知空间向量$$\overrightarrow{a}=( 1, n, 2 ), \; \; \overrightarrow{b}=(-2, 1, 2 ).$$若$${{2}{{a}^{→}}{−}{{b}^{→}}}$$与$${{b}^{→}}$$垂直,则$${{|}{{a}^{→}}{|}}$$等于 (

D

A.$$\frac{5 \sqrt{3}} {2}$$

B.$$\frac{\sqrt{2 1}} {2}$$

C.$$\frac{\sqrt{3 7}} {2}$$

D.$$\frac{3 \sqrt{5}} {2}$$

4、['空间向量运算的坐标表示']

正确率40.0%已知向量$$\boldsymbol{a}=( 1, \ 1, \ 1 ), \ b=( 0, \ y, \ 1 ) ( 0 \leq y \leq1 ).$$则$${{c}{o}{s}}$$〈$${{a}{,}{b}}$$〉的最大值为(

D

A.$${{1}}$$

B.$$\frac{\sqrt{3}} {3}$$

C.$${{2}}$$

D.$$\frac{\sqrt{6}} {3}$$

5、['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%若$$\overrightarrow{a}=( 2, 0, 1 )$$,$$\vec{b}=(-3, 1,-1 )$$,$$\overrightarrow{c}=( 1, 1, 0 )$$,则$$\overrightarrow{a}-2 \overrightarrow{b}+2 \overrightarrow{c}=( \it{\phi} )$$

D

A.$$( 2,-4, 1 )$$

B.$$(-1 0, 0,-3 )$$

C.$$(-2, 4,-1 )$$

D.$$( 1 0, 0, 3 )$$

6、['空间向量运算的坐标表示', '用空间向量研究两条直线所成的角']

正确率60.0%在正方体$$A B C D-A_{1} B_{1} C_{1} D_{1}$$中,$${{P}{、}{Q}}$$分别为面$${{A}{B}{C}{D}}$$和面$${{A}{D}{{D}_{1}}{{A}_{1}}}$$的中心,则直线$${{P}{{B}_{1}}}$$和$${{Q}{{C}_{1}}}$$所成角为(

B

A.$$\begin{array} {l l} {\frac{\pi} {2}} \\ \end{array}$$

B.$$\frac{\pi} {3}$$

C.$$\frac{\pi} {4}$$

D.$$\begin{array} {l l} {\frac{\pi} {6}} \\ \end{array}$$

7、['空间向量运算的坐标表示', '空间向量的数量积']

正确率60.0%已知空间向量$$\overrightarrow{a}=(-3, 2, 5 ), \, \overrightarrow{b}$$$$= ( 1, 5,-1 )$$,则$$\overrightarrow{a} \cdot( \overrightarrow{a}+3 \overrightarrow{b} )=$$(

C

A.$$( 0, 3 4, 1 0 )$$

B.$$(-3, 1 9, 7 )$$

C.$${{4}{4}}$$

D.$${{2}{3}}$$

8、['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', '空间向量的数量积']

正确率60.0%已知向量$$\boldsymbol{a}=( 1, \mathbf{2}, \boldsymbol{x} ), \boldsymbol{b}=( \mathbf{2}, \boldsymbol{y}, \mathbf{-1} )$$,若$$| \boldsymbol{a} |=\sqrt{5}$$,且$${{a}{⊥}{b}}$$,则$${{x}{+}{y}}$$的值为(

C

A.$${{−}{2}}$$

B.$${{2}}$$

C.$${{−}{1}}$$

D.$${{1}}$$

9、['空间向量运算的坐标表示', '空间投影向量与投影数量']

正确率60.0%已知向量$$\vec{a}=\left( 1, 2, 2 \right), \, \, \vec{b}=\left(-2, 1, 1 \right)$$,则向量$${{b}^{⃗}}$$在向量$${{a}{⃗}}$$上的投影向量为(

B

A.$$\left(-\frac{2} {9},-\frac{4} {9},-\frac{4} {9} \right)$$

B.$$\left( \frac{2} {9}, \frac{4} {9}, \frac{4} {9} \right)$$

C.$$\left(-\frac{2} {3}, \frac{1} {3}, \frac{1} {3} \right)$$

D.$$\left( \frac{2} {3},-\frac{1} {3},-\frac{1} {3} \right)$$

1. 解析:

向量 $$\boldsymbol{v}=(-4, -1, 8)$$ 的长度为 $$|\boldsymbol{v}| = \sqrt{(-4)^2 + (-1)^2 + 8^2} = \sqrt{16 + 1 + 64} = 9$$。

单位向量为 $$\boldsymbol{u} = \frac{\boldsymbol{v}}{|\boldsymbol{v}|} = \left(-\frac{4}{9}, -\frac{1}{9}, \frac{8}{9}\right)$$。

从点 $$P(1, 2, 3)$$ 出发,沿 $$\boldsymbol{v}$$ 方向取点 $$Q$$,距离为 18,有两种可能:

$$Q = P \pm 18 \boldsymbol{u}$$。

计算两种情况:

1. $$Q = (1, 2, 3) + 18 \left(-\frac{4}{9}, -\frac{1}{9}, \frac{8}{9}\right) = (1 - 8, 2 - 2, 3 + 16) = (-7, 0, 19)$$。

2. $$Q = (1, 2, 3) - 18 \left(-\frac{4}{9}, -\frac{1}{9}, \frac{8}{9}\right) = (1 + 8, 2 + 2, 3 - 16) = (9, 4, -13)$$。

因此,正确答案为 C

2. 解析:

根据题意:

1. $$|\overrightarrow{a}| = \sqrt{1^2 + 2^2 + x^2} = \sqrt{5} \Rightarrow 1 + 4 + x^2 = 5 \Rightarrow x^2 = 0 \Rightarrow x = 0$$。

2. $$\overrightarrow{a} \perp \overrightarrow{b} \Rightarrow \overrightarrow{a} \cdot \overrightarrow{b} = 0$$。

计算点积:$$1 \times 2 + 2 \times y + x \times (-1) = 2 + 2y - 0 = 0 \Rightarrow y = -1$$。

因此,$$x + y = 0 + (-1) = -1$$,正确答案为 C

3. 解析:

首先计算 $$2\overrightarrow{a} - \overrightarrow{b}$$:

$$2\overrightarrow{a} = (2, 2n, 4)$$,$$\overrightarrow{b} = (-2, 1, 2)$$,

$$2\overrightarrow{a} - \overrightarrow{b} = (2 - (-2), 2n - 1, 4 - 2) = (4, 2n - 1, 2)$$。

由题意,$$(2\overrightarrow{a} - \overrightarrow{b}) \perp \overrightarrow{b}$$,故点积为 0:

$$4 \times (-2) + (2n - 1) \times 1 + 2 \times 2 = -8 + 2n - 1 + 4 = 0 \Rightarrow 2n - 5 = 0 \Rightarrow n = \frac{5}{2}$$。

因此,$$\overrightarrow{a} = (1, \frac{5}{2}, 2)$$,其长度为 $$|\overrightarrow{a}| = \sqrt{1^2 + \left(\frac{5}{2}\right)^2 + 2^2} = \sqrt{1 + \frac{25}{4} + 4 = \sqrt{\frac{37}{4}} = \frac{\sqrt{37}}{2}$$。

正确答案为 C

4. 解析:

计算 $$\cos \langle \boldsymbol{a}, \boldsymbol{b} \rangle$$:

$$\cos \theta = \frac{\boldsymbol{a} \cdot \boldsymbol{b}}{|\boldsymbol{a}| |\boldsymbol{b}|} = \frac{1 \times 0 + 1 \times y + 1 \times 1}{\sqrt{1^2 + 1^2 + 1^2} \cdot \sqrt{0^2 + y^2 + 1^2}} = \frac{y + 1}{\sqrt{3} \cdot \sqrt{y^2 + 1}}$$。

为求最大值,对 $$f(y) = \frac{y + 1}{\sqrt{y^2 + 1}}$$ 求导并令导数为 0:

$$f'(y) = \frac{(1)(\sqrt{y^2 + 1}) - (y + 1)\left(\frac{y}{\sqrt{y^2 + 1}}\right)}{y^2 + 1} = \frac{y^2 + 1 - y(y + 1)}{(y^2 + 1)^{3/2}} = \frac{1 - y}{(y^2 + 1)^{3/2}}$$。

令 $$f'(y) = 0 \Rightarrow y = 1$$。

当 $$y = 1$$ 时,$$\cos \theta = \frac{2}{\sqrt{3} \cdot \sqrt{2}} = \frac{2}{\sqrt{6}} = \frac{\sqrt{6}}{3}$$。

验证 $$y = 0$$ 时,$$\cos \theta = \frac{1}{\sqrt{3} \cdot 1} = \frac{\sqrt{3}}{3}$$,显然 $$\frac{\sqrt{6}}{3} > \frac{\sqrt{3}}{3}$$。

因此,最大值为 $$\frac{\sqrt{6}}{3}$$,正确答案为 D

5. 解析:

计算 $$\overrightarrow{a} - 2\overrightarrow{b} + 2\overrightarrow{c}$$:

$$\overrightarrow{a} = (2, 0, 1)$$,$$-2\overrightarrow{b} = (6, -2, 2)$$,$$2\overrightarrow{c} = (2, 2, 0)$$,

$$\overrightarrow{a} - 2\overrightarrow{b} + 2\overrightarrow{c} = (2 + 6 + 2, 0 - 2 + 2, 1 + 2 + 0) = (10, 0, 3)$$。

正确答案为 D

6. 解析:

设正方体边长为 2,建立坐标系:

$$A(0, 0, 0)$$,$$B(2, 0, 0)$$,$$D(0, 2, 0)$$,$$A_1(0, 0, 2)$$,$$C_1(2, 2, 2)$$,$$B_1(2, 0, 2)$$。

$$P$$ 为面 $$ABCD$$ 中心,坐标为 $$(1, 1, 0)$$;$$Q$$ 为面 $$ADD_1A_1$$ 中心,坐标为 $$(0, 1, 1)$$。

向量 $$\overrightarrow{PB_1} = (2 - 1, 0 - 1, 2 - 0) = (1, -1, 2)$$;

向量 $$\overrightarrow{QC_1} = (2 - 0, 2 - 1, 2 - 1) = (2, 1, 1)$$。

计算点积:$$\overrightarrow{PB_1} \cdot \overrightarrow{QC_1} = 1 \times 2 + (-1) \times 1 + 2 \times 1 = 2 - 1 + 2 = 3$$。

计算模长:$$|\overrightarrow{PB_1}| = \sqrt{1^2 + (-1)^2 + 2^2} = \sqrt{6}$$,$$|\overrightarrow{QC_1}| = \sqrt{2^2 + 1^2 + 1^2} = \sqrt{6}$$。

因此,$$\cos \theta = \frac{3}{\sqrt{6} \cdot \sqrt{6}} = \frac{3}{6} = \frac{1}{2}$$,$$\theta = \frac{\pi}{3}$$。

正确答案为 B

7. 解析:

计算 $$\overrightarrow{a} + 3\overrightarrow{b}$$:

$$\overrightarrow{a} = (-3, 2, 5)$$,$$3\overrightarrow{b} = (3, 15, -3)$$,

$$\overrightarrow{a} + 3\overrightarrow{b} = (-3 + 3, 2 + 15, 5 - 3) = (0, 17, 2)$$。

计算点积:$$\overrightarrow{a} \cdot (\overrightarrow{a} + 3\overrightarrow{b}) = (-3) \times 0 + 2 \times 17 + 5 \times 2 = 0 + 34 + 10 = 44$$。

正确答案为 C

8. 解析:

与第 2 题相同,解析过程一致,答案为 C

9. 解析:

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

计算投影向量:

$$\text{投影向量} = \left(\frac{\vec{b} \cdot \vec{a}}{|\vec{a}|^2}\right) \vec{a}$$。

点积:$$\vec{b} \cdot \vec{a} = (-2) \times 1 + 1 \times 2 + 1 \times 2 = -2 + 2 + 2 = 2$$。

模长平方:$$|\vec{a}|^2 = 1^2 + 2^2 + 2^2 = 9$$。

因此,投影向量为 $$\frac{2}{9} (1, 2, 2) = \left(\frac{2}{9}, \frac{4}{9}, \frac{4}{9}\right)$$。

正确答案为 B

题目来源于各渠道收集,若侵权请联系下方邮箱
高中知识点
其他知识点