题目内容

斜三棱柱OAB-CA1B1,其中向量
OA
=
a
,
OB
=
b
,
OC
=
.
c
,三个向量之间的夹角均为
π
3
,点M,N分别在CA1,BA1上且
CM
=
1
2
MA1
,
BN
=
NA1
,|
OA
|=2,|
OB
|=2,
|OC|
=4,如图
(1)把向量
AM
用向量
a
,
c
表示出来,并求|
AM
|
;
(2)把向量
ON
用
a
,
b
,
c
表示;
(3)求AM与ON所成角的余弦值.
分析:(1)先用
a
、
c
表示
OM
,
AM
,利用
AM
=
OM
-
OA
表示出
AM
,根据向量的模计算公式计算求得|
AM
|.
(2)由
BN
=
NA1
得N为BA1的中点,利用
ON
=
1
2
(
OB
+
OA1
)表示出
ON
.
(3)利用模计算公式求出|
ON
|,利用向量的数量积运算求出
AM
•
ON
,根据cos<
AM
,
ON
>=
AM
•
ON
|
AM
||
ON
|
求异面直线所成角的余弦值.
解答:解:(1)如图:
OM
=
OC
+
CM
=
c
+
1
3
a
,
AM
=
OM
-
OA
=
c
+
1
3
a
-
a
=
c
-
2
3
a
,
∵∠AOC=
π
3
,∴|
AM
|
=
c
2
+
4
9
a
2
-2×
2
3
a
•
c
=
16+
16
9
-
4
3
×2×4×
1
2
=
4
7
3
;
(2)∵
OA1
=
OA
+
OC
=
c
+
a
,
OB
=
b
,
又
BN
=
NA1
,N为BA1的中点,
∴
ON
=
1
2
(
OB
+
OA1
)=
1
2
(
a
+
b
+
c
);
(3)三个向量之间的夹角均是
π
3
,|
ON
|=
1
2
×
4+4+16+2×2×2×
1
2
+2×2×4×
1
2
+2×4×2×
1
2
=
1
2
×
44
=
11
,
∴
AM
•
ON
=(-
2
3
a
+
c
)•
1
2
(
a
+
b
+
c
)
=-
1
3
×(4+2×2×
1
2
+2×4×
1
2
)+
1
2
×(2×4×
1
2
+2×4×
1
2
+4×4)=
26
3
,
COS<
AM
,
ON
>
=
AM
•
ON
|
AM
|•
|ON|
=
26
3
4
7
3
×
11
=
13
77
154
,
故异面直线AM与ON所成的角的余弦值为
13
77
154
.
点评:本题考查了用向量运算求异面直线所成的角,考查了向量的加、减、数量积运算,考查了向量的模运算公式,运算量大,计算时一定要细心.
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