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课后基础单选题自测题答案-河北省等高一数学选择必修,平均正确率64.0%

2025-07-18
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课后基础单选题自测题答案-河北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', '空间向量的数量积', '空间向量数量积的性质']

正确率60.0%已知$$\overrightarrow{a}=( 1, 2, 3 ),$$$$\overrightarrow{b}=( 3, 0,-1 ),$$$$\overrightarrow{c}=\left(-\frac{1} {5}, 1,-\frac{3} {5} \right)$$给出下列等式:
①$$| \overrightarrow{a}+\overrightarrow{b}+\overrightarrow{c} |=| \overrightarrow{a}-\overrightarrow{b}-\overrightarrow{c} |$$;
②$$( \overrightarrow{a}+\overrightarrow{b} ) \cdot\overrightarrow{c}=\overrightarrow{a} \cdot( \overrightarrow{b}+\overrightarrow{c} )$$;
③$$( \overrightarrow{a}+\overrightarrow{b}+\overrightarrow{c} )^{2}=\overrightarrow{a}^{2}+\overrightarrow{b}^{2}+\overrightarrow{c}^{2}$$
④$$( \overrightarrow{a} \cdot\overrightarrow{b} ) \cdot\overrightarrow{c}=\overrightarrow{a} \cdot( \overrightarrow{b} \cdot\overrightarrow{c} )$$.
其中正确的个数是(

D

A.$${{1}}$$个

B.$${{2}}$$个

C.$${{3}}$$个

D.$${{4}}$$个

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']

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

3、['空间向量运算的坐标表示']

正确率60.0%在长方体$$A B C D-A_{1} B_{1} C_{1} D_{1}$$中$$A B=4, \, \, B C=1, \, \, \, A A_{1}=3,$$已知向量$${{a}}$$在基底{$$\overrightarrow{A B}, \ \overrightarrow{A D}, \ \overrightarrow{A A_{1}}$$}下的坐标为$$( 2, ~ 1, ~-3 )$$.若分别以$$\overrightarrow{D A}, \, \, \overrightarrow{D C}, \, \, \overrightarrow{D D_{1}}$$的方向为$${{x}}$$轴、$${{y}}$$轴、$${{z}}$$轴的正方向建立空间直角坐标系,则$${{a}}$$的坐标为(

D

A.$$( 2, ~ 1, ~-3 )$$

B.$$(-1, ~ 2, ~-3 )$$

C.$$( 1, ~-8, ~ 9 )$$

D.$$(-1, ~ 8, ~-9 )$$

4、['空间向量运算的坐标表示', '空间向量数量积的性质']

正确率80.0%已知向量$$\boldsymbol{a}=( \mathbf{2}, \mathbf{}-\mathbf{3}, \mathbf{1} ), \ \boldsymbol{b}=( \mathbf{2}, \ 0, \mathbf{3} ),$$则$$a \cdot( a+b )=$$(

A

A.$${{2}{1}}$$

B.$${{−}{{2}{1}}}$$

C.$${{2}{0}}$$

D.$${{−}{{2}{0}}}$$

5、['空间直角坐标系', '空间向量运算的坐标表示']

正确率60.0%svg异常

C

A.$$\left( 0, \frac{1} {4},-1 \right)$$

B.$$\left(-\frac{1} {4}, 0, 1 \right)$$

C.$$\left( 0,-\frac{1} {4}, 1 \right)$$

D.$$\left( \frac{1} {4}, \enskip0, \enskip-1 \right)$$

6、['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']

正确率60.0%已知 $$\overrightarrow{A B}=( 1, ~ 5, ~-2 ), ~ \overrightarrow{B C}=( 3, ~ 1, ~ z ),$$若$$\overrightarrow{A B} \perp\overrightarrow{B C}, \ \overrightarrow{B P}=( x-1, \ y, \ -3 ),$$且$${{B}{P}{⊥}}$$平面$${{A}{B}{C}{,}}$$则实数$$x, ~ y, ~ z$$分别为(

B

A.$${\frac{3 3} {7}}, ~-{\frac{1 5} {7}}, ~ 4$$

B.$${\frac{4 0} {7}}, ~-{\frac{1 5} {7}}, ~ 4$$

C.$${\frac{4 0} {7}}, ~-2, ~ 4$$

D.$$4, ~ {\frac{4 0} {7}}, ~-1 5$$

7、['空间向量运算的坐标表示', '平面的法向量及其应用']

正确率60.0%已知平面$${{α}}$$的法向量为$$\overrightarrow{n}=( 1,-1, 1 ),$$直线$${{A}{B}}$$与平面$${{α}}$$相交但不垂直,则向量$$\overrightarrow{A B}$$的坐标可以是(

D

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

B.$$( 1, 3, 2 )$$

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

D.$$( 1, 2, 3 )$$

8、['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.$$\left( \frac{2} {3},-\frac{1} {3},-\frac{1} {3} \right)$$

9、['空间向量运算的坐标表示']

正确率80.0%已知点$$B ~ ( \mathrm{\bf~ 2}, \mathrm{\bf~-3}, \mathrm{\bf~ 1} )$$,向量$$\overrightarrow{A B}=(-3, 5, \ 2 )$$,则点$${{A}}$$坐标是(

D

A.$$( 1, ~ 2, ~ 3 )$$

B.$$( \ -1, \ 2, \ 3 )$$

C.$$( \mathbf{\theta}-5, \mathbf{\ 8}, \mathbf{\ 1} )$$

D.$$( \mathbf{5}, \mathbf{\tau}-\mathbf{8}, \mathbf{\tau}-1 )$$

10、['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$$\vec{a}=\left( 1, 0, 1 \right)$$,$$\vec{b}=( 2, 0,-2 )$$,若$$( k \vec{a}+\vec{b} ) \cdot( \vec{a}+k \vec{b} )=2$$,则$${{k}}$$的值等于(

D

A.$${{1}}$$

B.$$\frac{3} {5}$$

C.$$\frac{2} {5}$$

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

### 题目1解析

首先计算各向量的和与差:

$$ \overrightarrow{a} + \overrightarrow{b} + \overrightarrow{c} = (1 + 3 - \frac{1}{5}, 2 + 0 + 1, 3 - 1 - \frac{3}{5}) = \left(\frac{19}{5}, 3, \frac{7}{5}\right) $$ $$ \overrightarrow{a} - \overrightarrow{b} - \overrightarrow{c} = (1 - 3 + \frac{1}{5}, 2 - 0 - 1, 3 + 1 + \frac{3}{5}) = \left(-\frac{9}{5}, 1, \frac{23}{5}\right) $$

计算它们的模长:

$$ |\overrightarrow{a} + \overrightarrow{b} + \overrightarrow{c}| = \sqrt{\left(\frac{19}{5}\right)^2 + 3^2 + \left(\frac{7}{5}\right)^2} = \sqrt{\frac{361}{25} + 9 + \frac{49}{25}} = \sqrt{\frac{459}{25}} $$ $$ |\overrightarrow{a} - \overrightarrow{b} - \overrightarrow{c}| = \sqrt{\left(-\frac{9}{5}\right)^2 + 1^2 + \left(\frac{23}{5}\right)^2} = \sqrt{\frac{81}{25} + 1 + \frac{529}{25}} = \sqrt{\frac{635}{25}} $$

显然不相等,故①错误。

对于②:

$$ (\overrightarrow{a} + \overrightarrow{b}) \cdot \overrightarrow{c} = (4, 2, 2) \cdot \left(-\frac{1}{5}, 1, -\frac{3}{5}\right) = -\frac{4}{5} + 2 - \frac{6}{5} = 0 $$ $$ \overrightarrow{a} \cdot (\overrightarrow{b} + \overrightarrow{c}) = (1, 2, 3) \cdot \left(\frac{14}{5}, 1, -\frac{8}{5}\right) = \frac{14}{5} + 2 - \frac{24}{5} = 0 $$

两者相等,故②正确。

对于③:

$$ (\overrightarrow{a} + \overrightarrow{b} + \overrightarrow{c})^2 = \left(\frac{19}{5}\right)^2 + 3^2 + \left(\frac{7}{5}\right)^2 = \frac{361}{25} + 9 + \frac{49}{25} = \frac{459}{25} $$ $$ \overrightarrow{a}^2 + \overrightarrow{b}^2 + \overrightarrow{c}^2 = 1 + 4 + 9 + 9 + 0 + 1 + \frac{1}{25} + 1 + \frac{9}{25} = 25 + \frac{10}{25} = \frac{635}{25} $$

不相等,故③错误。

对于④:

$$ (\overrightarrow{a} \cdot \overrightarrow{b}) \cdot \overrightarrow{c} = (1 \times 3 + 2 \times 0 + 3 \times (-1)) \cdot \overrightarrow{c} = 0 \cdot \overrightarrow{c} = \overrightarrow{0} $$ $$ \overrightarrow{a} \cdot (\overrightarrow{b} \cdot \overrightarrow{c}) = \overrightarrow{a} \cdot (3 \times (-\frac{1}{5}) + 0 \times 1 + (-1) \times (-\frac{3}{5})) = \overrightarrow{a} \cdot 0 = \overrightarrow{0} $$

两者均为零向量,形式上成立,但通常点积不满足结合律,故④在数学上不严谨,但题目中认为正确。

综上,正确的有②和④,共2个。

答案:$$B$$

--- ### 题目2解析

已知$$2\overrightarrow{a} - \overrightarrow{b}$$与$$\overrightarrow{b}$$垂直,故点积为零:

$$ 2\overrightarrow{a} - \overrightarrow{b} = (2 \times 1 - (-2), 2n - 1, 2 \times 2 - 2) = (4, 2n - 1, 2) $$ $$ (4, 2n - 1, 2) \cdot (-2, 1, 2) = 4 \times (-2) + (2n - 1) \times 1 + 2 \times 2 = -8 + 2n - 1 + 4 = 2n - 5 = 0 $$

解得$$n = \frac{5}{2}$$。

计算$$\overrightarrow{a}$$的模长:

$$ |\overrightarrow{a}| = \sqrt{1^2 + \left(\frac{5}{2}\right)^2 + 2^2} = \sqrt{1 + \frac{25}{4} + 4} = \sqrt{\frac{45}{4}} = \frac{3\sqrt{5}}{2} $$

答案:$$D$$

--- ### 题目3解析

向量$$\overrightarrow{a}$$在基底$$\{\overrightarrow{AB}, \overrightarrow{AD}, \overrightarrow{AA_1}\}$$下的坐标为$$(2, 1, -3)$$,故:

$$ \overrightarrow{a} = 2\overrightarrow{AB} + \overrightarrow{AD} - 3\overrightarrow{AA_1} $$

在新的坐标系下,基底为$$\{\overrightarrow{DA}, \overrightarrow{DC}, \overrightarrow{DD_1}\}$$,注意到:

$$ \overrightarrow{AB} = \overrightarrow{DC}, \quad \overrightarrow{AD} = -\overrightarrow{DA}, \quad \overrightarrow{AA_1} = \overrightarrow{DD_1} $$

因此:

$$ \overrightarrow{a} = 2\overrightarrow{DC} - \overrightarrow{DA} - 3\overrightarrow{DD_1} = -\overrightarrow{DA} + 2\overrightarrow{DC} - 3\overrightarrow{DD_1} $$

对应坐标为$$(-1, 2, -3)$$。

答案:$$B$$

--- ### 题目4解析

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

$$ \overrightarrow{a} + \overrightarrow{b} = (2 + 2, -3 + 0, 1 + 3) = (4, -3, 4) $$

点积运算:

$$ \overrightarrow{a} \cdot (\overrightarrow{a} + \overrightarrow{b}) = (2, -3, 1) \cdot (4, -3, 4) = 2 \times 4 + (-3) \times (-3) + 1 \times 4 = 8 + 9 + 4 = 21 $$

答案:$$A$$

--- ### 题目5解析

题目不完整,无法解析。

--- ### 题目6解析

由$$\overrightarrow{AB} \perp \overrightarrow{BC}$$:

$$ (1, 5, -2) \cdot (3, 1, z) = 1 \times 3 + 5 \times 1 + (-2) \times z = 3 + 5 - 2z = 8 - 2z = 0 $$

解得$$z = 4$$。

由$$\overrightarrow{BP} \perp$$平面$$ABC$$,需$$\overrightarrow{BP}$$与$$\overrightarrow{AB}$$和$$\overrightarrow{BC}$$均垂直:

$$ \overrightarrow{BP} \cdot \overrightarrow{AB} = (x - 1, y, -3) \cdot (1, 5, -2) = (x - 1) + 5y + 6 = x + 5y + 5 = 0 $$ $$ \overrightarrow{BP} \cdot \overrightarrow{BC} = (x - 1, y, -3) \cdot (3, 1, 4) = 3(x - 1) + y - 12 = 3x + y - 15 = 0 $$

解方程组:

$$ x + 5y = -5 $$ $$ 3x + y = 15 $$

解得$$x = \frac{40}{7}$$,$$y = -\frac{15}{7}$$。

答案:$$B$$

--- ### 题目7解析

直线$$AB$$与平面$$\alpha$$相交但不垂直,故$$\overrightarrow{AB}$$与法向量$$\overrightarrow{n}$$不平行但点积不为零:

$$ \overrightarrow{n} \cdot \overrightarrow{AB} \neq 0 $$

计算各选项点积:

A: $$(1, -1, 1) \cdot (-2, 2, -2) = -2 - 2 - 2 = -6 \neq 0$$ B: $$(1, -1, 1) \cdot (1, 3, 2) = 1 - 3 + 2 = 0$$(平行,排除) C: $$(1, -1, 1) \cdot (2, 1, -1) = 2 - 1 - 1 = 0$$(平行,排除) D: $$(1, -1, 1) \cdot (1, 2, 3) = 1 - 2 + 3 = 2 \neq 0$$

选项A和D满足条件,但题目可能要求唯一答案,选D更典型。

答案:$$D$$

--- ### 题目8解析

投影向量公式:

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

计算点积和模长:

$$ \overrightarrow{b} \cdot \overrightarrow{a} = (-2) \times 1 + 1 \times 2 + 1 \times 2 = -2 + 2 + 2 = 2 $$ $$ |\overrightarrow{a}|^2 = 1^2 + 2^2 + 2^2 = 9 $$

投影向量:

$$ \frac{2}{9} \times (1, 2, 2) = \left( \frac{2}{9}, \frac{4}{9}, \frac{4}{9} \right) $$

答案:$$B$$

--- ### 题目9解析

设点$$A$$坐标为$$(x, y, z)$$,则:

$$ \overrightarrow{AB} = (2 - x, -3 - y, 1 - z) = (-3, 5, 2) $$

解得:

$$ 2 - x = -3 \Rightarrow x = 5 $$ $$ -3 - y = 5 \Rightarrow y = -8 $$ $$ 1 - z = 2 \Rightarrow z = -1 $$

故$$A$$坐标为$$(5, -8, -1)$$,选项中无完全匹配,可能有误。

答案:$$D$$(最接近)

--- ### 题目10解析

计算$$k\overrightarrow{a} + \overrightarrow{b}$$和$$\overrightarrow{a} + k\overrightarrow{b}$$:

$$ k\overrightarrow{a} + \overrightarrow{b} = (k + 2, 0, k - 2) $$ $$ \overrightarrow{a} + k\overrightarrow{b} = (1 + 2k, 0, 1 - 2k) $$

点积为2:

$$ (k + 2)(1 + 2k) + (k - 2)(1 - 2k) = 2 $$ $$ (k + 2k^2 + 2 + 4k) + (k - 2k^2 - 2 + 4k) = 2 $$ $$ 10k = 2 \Rightarrow k = \frac{1}{5} $$

答案:$$D$$

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