题目
5、已知一正方体,各边长为a,沿对角线BH作用一个力F,则该力在x_(1)轴上的投影为____。A. 0;B. F/sqrt(2);C. F/sqrt(6);D. -F/sqrt(3)。
5、已知一正方体,各边长为a,沿对角线BH作用一个力F,则该力在$x_{1}$轴上的投影为____。
A. 0;
B. $F/\sqrt{2}$;
C. $F/\sqrt{6}$;
D. $-F/\sqrt{3}$。
题目解答
答案
D. $-F/\sqrt{3}$。
解析
考查要点:本题主要考查空间几何中力的投影计算,涉及空间对角线方向向量的分解及坐标轴方向的判断。
解题核心思路:
- 确定空间对角线BH的方向向量,根据正方体顶点坐标计算其单位向量。
- 分析坐标轴$x_1$的定义,结合力的方向与坐标轴的相对关系,确定投影的正负。
- 利用方向余弦计算投影,注意符号由力方向与坐标轴方向的夹角决定。
破题关键点:
- 正确设定正方体顶点坐标,明确BH的空间对角线方向。
- 判断$x_1$轴的方向,若力方向与$x_1$轴方向相反,投影为负值。
步骤1:确定BH的方向向量
假设正方体顶点B的坐标为$(0,0,0)$,顶点H的坐标为$(a,a,a)$,则空间对角线BH的方向向量为:
$\vec{BH} = (a, a, a).$
步骤2:计算单位向量
方向向量的模长为:
$|\vec{BH}| = \sqrt{a^2 + a^2 + a^2} = a\sqrt{3}.$
单位向量为:
$\hat{u} = \left( \frac{1}{\sqrt{3}}, \frac{1}{\sqrt{3}}, \frac{1}{\sqrt{3}} \right).$
步骤3:分析$x_1$轴方向
若题目中$x_1$轴与标准$x$轴方向相反(例如指向负$x$方向),则力F在$x_1$轴上的投影为:
$F_{x_1} = F \cdot \left( -\frac{1}{\sqrt{3}} \right) = -\frac{F}{\sqrt{3}}.$