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高等数学试题分析(2017):填空题解答与求解

时间:2023-11-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:1.已知|a|=1,|b|=2,|a×b|=,则a·b=_________.解由叉积的定义于是因此a·b=|a||b|cos(a,b)=±12.设a+b+c=0,且|a|=3,|b|=1,|c|=2,则a·b+b·c+c·a=_________.解因为(a+b+c)·(a+b+c)=0,即|a|2+|b|2+|c|2+2(a·b+b·c+c·a)=0于是,得a·b+b·c+c·a=-7.3.设

高等数学试题分析(2017):填空题解答与求解

1.已知|a|=1,|b|=2,|a×b|=,则a·b=_________.

解 由叉积的定义

于是

因此

a·b=|a||b|cos(a,b)=±1

2.设a+b+c=0,且|a|=3,|b|=1,|c|=2,则a·b+b·c+c·a=_________.

解 因为(a+b+c)·(a+b+c)=0,即

|a|2+|b|2+|c|2+2(a·b+b·c+c·a)=0

于是,得a·b+b·c+c·a=-7.

3.设|a|=3,|b|=4,|c|=5,a+b+c=0,则|a×b+b×c+c×a|=_________.

解 因为

a×b+b×c+c×a=a×b+(a+b)×b+a×(a+b)=3(a×b)

所以

4.若a∥b,b={3,4,1},又向量a在x轴上的投影为-2,则a=________.

解 由a∥b得a=λb={3λ,4λ,λ}.又a在x轴上的投影ax=3λ=-2,所以λ=-,因此有a=

5.已知A(1,2,0),B(3,0,-3),C(5,2,6),则△ABC的面积S=________.

解 由向量积的几何意义,得

6.设向量与单位向量i,j的夹角分别为,且在z 轴上的投影为-8,则点M 的坐标为________.

解 设M(x,y,z),则={x,y,z},其中z=-8,由

解得x=8,y=8,从而得M 点的坐标为(8,8 ,-8).

7.已知向量a={-1,3,0},b={3,1,0},|c|=r,且a=b×c,则r的最小值为________.

解 因为

|a|=|b×c|=|b||c|sin(b,c)

所以r=|c|=.因此可知,当sin(b,c)=1 时,r取最小值1.

8.设向量a=i,b=j-k,c=i-j,则与a,b共面且垂直于c的单位向量为_________.

解 由题意可得

(xi+y(j-k))·(i-j)=0

即x-y=0,得x=y.

为了使x(i+j-k)成为单位向量,x=±,所求单位向量为±(i+j-k).

解 由cosθ=cos(a,b)=得夹角θ=,因此

|a×b|=|a||b|sinθ=2

10.已知向量a={1,2,3},b={1,1,0},如果存在非负实数β使向量a+βb与a-βb 垂直,则β=________.

解 因为a={1,2,3},b={1,1,0},所以

a+βb=(1+β,2+β,3), a-βb=(1-β,2-β,3)

又因为(a+βb)⊥(a-βb),所以(1+β,2+β,3)·(1-β,2-β,3)=0,得β=

11.直线

的夹角θ=________.

解 因为直线L1的方向向量为a1={1,-2,1},直线L2的方向向量为

a2={1,-1,0}×{0,2,1}={-1,-1,2}

所以cosθ=cos(a1,a2)=,夹角θ=

12.原点O(0,0,0)到点A(1,1,1),B(2,-1,0),C(0,2,1)所在平面的距离为_________.

解 设所求平面方程为Ax+By+Cz+D=0,于是

故所求平面方程为x+y-z-1=0,所求距离为d=

13.直线x-1=y=-z+1在平面x-y+2z-1=0上的投影方程为_________.

解 先求直线x-1=y=-z+1与平面x-y+2z-1=0的交点A(2,1,0).过直线上的点(1,0,1)作平面x-y+2z-1=0的垂线,其方程为x-1=-y=,它与平面的交点为B.直线AB 的方程=-z即为所求投影方程.

14.直线L1共面的充要条件为________.

解 设P1(a1,b1,c1),s1={l1,m1,n1},P2(a2,b2,c2),s2={l2,m2,n2},则L1与L2共面的充要条件是三个向量共面,即混合积

15.点(1,2,3)到直线的距离为________.(www.xing528.com)

解 因为

所以

16.已知直线2x=3y=z-1平行于平面4x+λy+z=0,则λ=_________.

解 直线的方向向量为,平面的法向量为(4,λ,1).

由题设知⊥(4,λ,1),即·4+·λ+1·1=0,解得λ=-9.

17.一平面过原点与两直线L1均平行,则此平面方程为_________.

解 取平面的法向量n={1,2,1}×{0,1,1}={1,-1,1},及O(0,0,0),利用点法式即得所求平面方程为x-y+z=0.

18.一平面过点P1(1,0,2)与P2(6,-3,2)且与直线L:平行,则此平面方程为_________.

解 设s={4,-1,2},取所求平面Π 的法向量

利用点法式方程得Π:6x+10y-7z+8=0.

19.过点(1,0,-2)且与平面Π1:x-4z=3及平面Π2:3x-y-5z=1的交线平行的直线方程是________.

解 取所求直线的方向向量

s={1,0,-4}×{3,-1,-5}={-4,-7,-1}

由直线的标准方程得所求直线方程为

20.要使直线L:在平面Π:3x+4y-az=3a-1内,则a=_________.

解 设s={3,-2,a},n={3,4,-a},则由s·n=0得a=±1;再由L上一点(a,0,-1)在Π上,应满足Π的方程,得a=-1.

21.当λ=________时,直线

相交.

解 设P1(-2,0,1),s1={2,-3,4},P2(3,1,7),s2={λ,4,2},则L1与L2相交的充要条件是,s1,s2共面且s1与s2不平行,即

22.平面x+y+2z+1=0与平面2x-y+z+3=0的夹角为_________.

解 所求夹角即为平面的法向量{1,1,2}与{2,-1,1}的夹角α,因

故α=

23.曲线

绕y轴旋转所得旋转曲面的方程为_________.

解 应填z2+x2-1=2y.

24.过曲线C母线平行于z轴的柱面方程是_________,曲线C 在xOy 坐标面上的投影曲线方程为_________.

解 曲线C 中的方程消去z 得母线平行于z 轴的柱面方程x2+y2=1,此柱面方程与平面z=0联立即得投影曲线的方程为

25.yOz 坐标面上的直线绕y 轴旋转而成的旋转曲面方程为_________.

解 应填(x2+z2)=(y-2)2

26.过点(0,1,2)且与直线垂直相交的直线的方程是_________.

解 过点(0,1,2)且与直线垂直的平面方程为x-y+2z-3=0,直线与平面x-y+2z-3=0的交点为所以直线方程为

27.过直线

的平面为_________.

解 这是两条平行直线,在L1上取一点M(2,0,-1),在L2上取一点N(3,0,-2),作向量={1,0,-1},将它与L2的方向向量{-2,3,4}作向量积,即可得所求平面的法向量

再注意到直线L2上的点(3,0,-2)必在所求平面上,利用平面的点法式方程可得

3(x-3)-2y+3(z+2)=0

经化简整理得

3x-2y+3z-3=0

28.两直线的距离为_________.

解 这是两条平行直线,在一直线上任取一点,则该点到另一条直线的距离即为该两条平行直线的距离.现在两条直线上各取一点A(0,0,0),B(1,2,1),作向量={1,2,1},方向向量为τ={1,2,-2},则两条直线间的距离为

29.过点(-1,2,3)垂直于直线L:且平行于平面Σ:7x+8y+9z+10=0的直线为________.

解 本题的关键是求出所要求的直线的方向向量,由题设知,该方向向量应同时垂直于已知直线L 的方向向量{2,5,6}和平面Σ 的法向量{7,8,9},因此该方向向量可取向量{2,5,6}与向量{7,8,9}的向量积,即

因此所求直线的标准方程为

30.曲线L:在xOy 平面上的投影曲线L1的方程为_________,L1绕x 轴旋转一周所得旋转曲面Σ 的方程为________.

解 将z=2x+1代入方程x2+y2-z+1=0得x2+y2-2x=0,此为曲线L 向xOy 平面投影的投影柱面方程,L1的方程为L1绕x轴旋转一周所得旋转曲面Σ 的方程为x2+y2+z2-2x=0.

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