| 1.4.1 用空间向量研究直线、平面的位置关系 题目答案及解析

稿件来源:高途

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选择性必修一

第一章 空间向量与立体几何

1.4 空间向量的应用

1.4.1 用空间向量研究直线、平面的位置关系

已知空间中三点$A(0$$2$$3)$$B(-2$$1$$6)$$C(1,-1,5)$,设$\boldsymbol{a}=\overrightarrow{AB}$$\boldsymbol{b}=\overrightarrow{AC}$

$(1)$求向量$\boldsymbol{a}$与向量$\boldsymbol{b}$的夹角;

$(2)$$k\boldsymbol{a}+\boldsymbol{b}$$k\boldsymbol{a}-2\boldsymbol{b}$互相垂直,求实数$k$的值.

[["

$(1)$$60^\\circ$

$(2)$$k=\\dfrac{1+\\sqrt{33}}{4}$$k=\\dfrac{1-\\sqrt{33}}{4}$

"]]

$(1)$

$\because $空间中三点$A(0$$2$$3)$$B(-2$$1$$6)$$C(1,-1,5)$

$\therefore \boldsymbol{a}=\overrightarrow{AB}=(-2,-1,3),\boldsymbol{b}=\overrightarrow{AC}=(1,-3,2)$

设向量$\boldsymbol{a}$与向量$\boldsymbol{b}$的夹角为$\theta$

$\therefore \cos \theta =\dfrac{\boldsymbol{a}\cdot \boldsymbol{b}}{\vert \boldsymbol{a}\vert \vert \boldsymbol{b}\vert }=\dfrac{-2+3+6}{\sqrt{14}\cdot \sqrt{14}}=\dfrac{7}{14}=\dfrac{1}{2}$,又$\theta \in [0,\pi ]$

$\therefore \theta =60^\circ$

即向量$\boldsymbol{a}$与向量$\boldsymbol{b}$的夹角为$60^\circ$

$解:$$(2)$

$\because k\boldsymbol{a}+\boldsymbol{b}=(-2k+1,-k-3,3k+2)$$k\boldsymbol{a}-2\boldsymbol{b}=(-2k-2,-k+6,3k-4)$$(k\boldsymbol{a}+\boldsymbol{b})\perp (k\boldsymbol{a}-2\boldsymbol{b})$

$\therefore (-2k+1)(-2k-2)+(-k-3)(-k+6)+(3k+2)(3k-4)=0$

$2k^{2}-k-4=0$

$\therefore k=\dfrac{1+\sqrt{33}}{4}$$k=\dfrac{1-\sqrt{33}}{4}$

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