向量overrightarrow(a)=(1,-1,0)与y轴的夹角为()。A. (5pi)/(6)B. (3pi)/(4)C. (pi)/(4)D. (pi)/(6)
A. $\frac{5\pi}{6}$
B. $\frac{3\pi}{4}$
C. $\frac{\pi}{4}$
D. $\frac{\pi}{6}$
题目解答
答案
解析
本题考查向量与坐标轴夹角的计算,解题思路是先明确$y$轴正方向的单位向量,再利用向量的夹角公式来计算向量$\overrightarrow{a}$与$y$轴的夹角。
步骤一:确定$y$轴正方向的单位向量
在空间直角坐标系中,$y$轴正方向的单位向量$\overrightarrow{b}=(0,1,0)$。
步骤二:明确向量夹角公式
设向量$\overrightarrow{a}$与$\overrightarrow{b}$的夹角为$\theta$($0\leqslant\theta\leqslant\pi$),则向量的夹角公式为$\cos\theta=\frac{\overrightarrow{a}\cdot\overrightarrow{b}}{\vert\overrightarrow{a}\vert\vert\overrightarrow{b}\vert}$。
步骤三:分别计算$\overrightarrow{a}\cdot\overrightarrow{b}$,$\vert\overrightarrow{a}\vert$和$\vert\overrightarrow{b}\vert$
- 计算$\overrightarrow{a}\cdot\overrightarrow{b}$:
根据向量点积的坐标运算公式,若$\overrightarrow{a}=(x_1,y_1,z_1)$,$\overrightarrow{b}=(x_2,y_2,z_2)$,则$\overrightarrow{a}\cdot\overrightarrow{b}=x_1x_2 + y_1y_2 + z_1z_2$。
已知$\overrightarrow{a}=(1,-1,0)$,$\overrightarrow{b}=(0,1,0)$,所以$\overrightarrow{a}\cdot\overrightarrow{b}=1\times0+(-1)\times1 + 0\times0=-1$。 - 计算$\vert\overrightarrow{a}\vert$:
根据向量模长的坐标运算公式,若$\overrightarrow{a}=(x,y,z)$,则$\vert\overrightarrow{a}\vert=\sqrt{x^2 + y^2 + z^2}$。
已知$\overrightarrow{a}=(1,-1,0)$,所以$\vert\overrightarrow{a}\vert=\sqrt{1^2+(-1)^2 + 0^2}=\sqrt{1 + 1}=\sqrt{2}$。 - 计算$\vert\overrightarrow{b}\vert$:
因为$\overrightarrow{b}=(0,1,0)$,所以$\vert\overrightarrow{b}\vert=\sqrt{0^2 + 1^2 + 0^2}=1$。
步骤四:计算夹角$\theta$
将$\overrightarrow{a}\cdot\overrightarrow{b}=-1$,$\vert\overrightarrow{a}\vert=\sqrt{2}$,$\vert\overrightarrow{b}\vert=1$代入向量夹角公式$\cos\theta=\frac{\overrightarrow{a}\cdot\overrightarrow{b}}{\vert\overrightarrow{a}\vert\vert\overrightarrow{b}\vert}$,可得:
$\cos\theta=\frac{-1}{\sqrt{2}\times1}=-\frac{\sqrt{2}}{2}$。
因为$0\leqslant\theta\leqslant\pi$,且$\cos\frac{3\pi}{4}=-\frac{\sqrt{2}}{2}$,所以$\theta = \frac{3\pi}{4}$。