题目内容

(12分)四棱锥P—ABCD中,底面ABCD是一个平行四边形, ={2,-1,-4},={4,2,0},={-1,2,-1}.

(1)求证:PA⊥底面ABCD;

(2)求四棱锥P—ABCD的体积;

(3)对于向量={x1,y1,z1},={x2,y2,z2},={x3,y3,z3},定义一种运算:

(×)·=x1y2z3+x2y3z1+x3y1z2-x1y3z2-x2y1z3-x3y2z1,试计算(×)·的绝对值的值;说明其与四棱锥P—ABCD体积的关系,并由此猜想向量这一运算(×)·的绝对值的几何意义..

 

【答案】

(1)见解析;(2)16;(3)|(×)·|在几何上可表示以AB、AD、AP为棱的平行六面体的体积(或以AB、AD、AP为棱的直四棱柱的体积).

【解析】

试题分析:(1)证明:∵=-2-2+4=0,∴AP⊥AB.

又∵=-4+4+0=0,∴AP⊥AD.

∵AB、AD是底面ABCD上的两条相交直线,∴AP⊥底面ABCD.

(2)解:设与的夹角为θ,则

cosθ=

V=||·||·sinθ·||=

(3)解:|(×)·|=|-4-32-4-8|=48它是四棱锥P—ABCD体积的3倍.

猜测:|(×)·|在几何上可表示以AB、AD、AP为棱的平行六面体的体积(或以AB、AD、AP为棱的直四棱柱的体积).

考点:本题主要考查向量的坐标运算、数量积、模的概念及其计算,考查了考生的空间想象能力、逻辑推理能力。

点评:这是一道利用向量知识证明几何问题的典例,本题考查了空间向量的坐标表示、空间向量的数量积、空间向量垂直的充要条件、空间向量的夹角公式和直线与平面垂直的判定定理、棱锥的体积公式等.主要考查考生的运算能力,综合运用所学知识解决问题的能力及空间想象能力.其中(3)的新定义问题,能较好的考查学生的学习能力以及分析问题解决问题的能力。

 

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