题目
【单选题】下列哪组角可以作为某个空间向量的方向角 ()A. 30 °, 45 °, 60 °B. 45 °, 60 °, 90 °C. 60 °, 90 °, 120 °D. 45 °, 90 °, 135 °
【单选题】下列哪组角可以作为某个空间向量的方向角 ()
A. 30 °, 45 °, 60 °
B. 45 °, 60 °, 90 °
C. 60 °, 90 °, 120 °
D. 45 °, 90 °, 135 °
题目解答
答案
D. 45 °, 90 °, 135 °
解析
方向角是空间向量与三个坐标轴正方向之间的夹角,分别记为$\alpha$、$\beta$、$\gamma$。根据方向余弦的性质,这三个角的余弦平方和必须满足:
$\cos^2 \alpha + \cos^2 \beta + \cos^2 \gamma = 1$
因此,解题核心是验证各选项的角度是否满足上述等式。需注意,方向角的范围是$[0^\circ, 180^\circ]$,余弦值可正可负,但平方后均为非负数。
选项验证
选项A:30°,45°,60°
- $\cos^2 30^\circ = \left(\frac{\sqrt{3}}{2}\right)^2 = \frac{3}{4}$
- $\cos^2 45^\circ = \left(\frac{\sqrt{2}}{2}\right)^2 = \frac{1}{2}$
- $\cos^2 60^\circ = \left(\frac{1}{2}\right)^2 = \frac{1}{4}$
- 总和:$\frac{3}{4} + \frac{1}{2} + \frac{1}{4} = \frac{6}{4} = \frac{3}{2} \neq 1$
结论:不满足条件。
选项B:45°,60°,90°
- $\cos^2 45^\circ = \frac{1}{2}$
- $\cos^2 60^\circ = \frac{1}{4}$
- $\cos^2 90^\circ = 0^2 = 0$
- 总和:$\frac{1}{2} + \frac{1}{4} + 0 = \frac{3}{4} \neq 1$
结论:不满足条件。
选项C:60°,90°,120°
- $\cos^2 60^\circ = \frac{1}{4}$
- $\cos^2 90^\circ = 0$
- $\cos^2 120^\circ = \left(-\frac{1}{2}\right)^2 = \frac{1}{4}$
- 总和:$\frac{1}{4} + 0 + \frac{1}{4} = \frac{1}{2} \neq 1$
结论:不满足条件。
选项D:45°,90°,135°
- $\cos^2 45^\circ = \frac{1}{2}$
- $\cos^2 90^\circ = 0$
- $\cos^2 135^\circ = \left(-\frac{\sqrt{2}}{2}\right)^2 = \frac{1}{2}$
- 总和:$\frac{1}{2} + 0 + \frac{1}{2} = 1$
结论:满足条件。