稿件来源:高途
| 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如下,仅供参考!
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
如图所示,在棱长为$2$的正方体$ABCD-A_{1}B_{1}C_{1}D_{1}$中,$E$、$F$分别为棱$AA_{1}$和$BB_{1}$的中点,以$D$为原点,$DA$,$DC$,$DD_{1}$所在直线为$x$、$y$、$z$轴建立空间直角坐标系,则下列结论正确的是$(\qquad)$.
$D_{1}E\\perp CF$
","$\\boldsymbol{a}=(1,0,2)$是平面$EFD_{1}$的一个法向量
","直线$CF$与平面$EFD_{1}$夹角的正弦值为$\\dfrac{4}{5}$
","点$C$到平面$EFD_{1}$的距离为$\\dfrac{4\\sqrt{5}}{5}$
"]$\rm A$中,由题意可得$D_{1}(0$,$0$,$2)$,$E(2$,$0$,$1)$,$C(0$,$2$,$0)$,$F(2$,$2$,$1)$,
可得$\overrightarrow{{D}_{1}E}=(2$,$0$,$-1)$,$\overrightarrow{CF}=(2$,$0$,$1)$,
$\because \overrightarrow{{D}_{1}E}\cdot \overrightarrow{CF}=2\times 2+0\times 0+(-1)\times 1=3\ne 0$,
$\therefore \overrightarrow{{D}_{1}E}$与$\overrightarrow{CF}$不垂直,
$\therefore \rm A$不正确;
$\rm B$中,由$\rm A$选项可得:$\overrightarrow{EF}=(0$,$2$,$0)$,$\overrightarrow{E{D}_{1}}=(-2$,$0$,$1)$,
设平面$EFD_{1}$的法向量$\boldsymbol{n}=(x,y,z)$,则$\begin{cases}{\boldsymbol{n}\cdot \overrightarrow{EF}=0}\\ {\boldsymbol{n}\cdot \overrightarrow{E{D}_{1}}=0}\end{cases}$,即$\begin{cases}{2y=0}\\ {-2x+z=0}\end{cases}$,
令$x=1$,则$\boldsymbol{n}=(1$,$0$,$2)$,
$\therefore \boldsymbol{a}=\boldsymbol{n}=(1$,$0$,$2)$,
$\therefore \rm B$正确;
$\rm C$中,由$\rm A$选项可得:$\overrightarrow{CF}=(2$,$0$,$1)$,$\overrightarrow{CF}\cdot \boldsymbol{n}=2\times 1+0\times 0+1\times 2=4$,$\vert \overrightarrow{CF}\vert =\sqrt{{2}^{2}+{0}^{2}+{1}^{2}}=\sqrt{5}$,$\vert \boldsymbol{n}\vert =\sqrt{{1}^{2}+{0}^{2}+{2}^{2}}=\sqrt{5}$,
$\therefore \cos \lt \overrightarrow{CF}$,$\boldsymbol{n}\gt =\dfrac{\overrightarrow{CF}\cdot \boldsymbol{n}}{\vert \overrightarrow{CF}\vert \cdot \vert \boldsymbol{n}\vert }=\dfrac{4}{\sqrt{5}\times \sqrt{5}}=\dfrac{4}{5}$,
设直线$CF$与平面$EFD_{1}$夹角为$\theta$,则$\sin \theta =\vert \cos \lt \overrightarrow{CF}$,$\boldsymbol{n}\gt \vert =\dfrac{4}{5}$,
即直线$CF$与平面$EFD_{1}$夹角的正弦值为$\dfrac{4}{5}$,
$\therefore \rm C$正确;
$\rm D$中,由$\rm C$选项可得:$\overrightarrow{CF}\cdot \boldsymbol{n}=4$,$\vert \boldsymbol{n}\vert =\sqrt{5}$,
$\therefore C$到平面$EFD_{1}$的距离$d=\vert \overrightarrow{CF}\cdot \dfrac{\boldsymbol{n}}{\vert \boldsymbol{n}\vert }\vert =\dfrac{4}{\sqrt{5}}=\dfrac{4\sqrt{5}}{5}$,
$\therefore \rm D$正确.
故选:$\rm BCD$.
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