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..
(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。