- 平行关系的综合应用
- 共162题
如图5(1)中矩形中,已知
,
,
分别为
和
的中点,对角线
与
交于
点,沿
把矩形
折起,使平面
与平面
所成角为
,如图5(2)。
(1) 求证:;
(2) 求与平面
所成角的正弦值。
正确答案
见解析
解析
解:(1)由题设,M,N是矩形的边AD和BC的中点,所以AMMN, BC
MN, 折叠垂直关系不变,所以∠AMD 是平面
与平面
的平面角,依题意,所以∠AMD=60o
由AM=DM,可知△MAD是正三角形,所以AD=,在矩形ABCD中,AB=2,AD=,所以,BD=
,由题可知BO=OD=
,由勾股定理可知三角形BOD是直角三角形,所以BO⊥DO
解(1)设E,F是BD,CD的中点,则EFCD, OF
CD, 所以,CD
面OEF,
又BO=OD,所以BD,
面ABCD,
面
, 平面BOD⊥平面ABCD
过A作AH⊥BD,由面面垂直的性质定理,可得AH⊥平面BOD,连结OH ,
所以OH是AO在平面BOD的投影,所以∠AOH为所求的角,即AO与平面BOD所成角。
AH是RT△ABD斜边上的高,所以AH=,BO=OD=
,
所以sin∠AOH=(14分)
方法二:空间向量:取MD,NC中点P,Q,如图建系, …
Q(0,0,0),B(,0,0),D(0,
,2),O(0,
,1)
所以(
,
,1),
(0,
,
所以0,即BO⊥DO(5分)
(2)
设平面BOD的法向量是,可得
+
=0
=0,令
可得
所以
又(
,
,
,
设AO与平面BOD所成角为
=
知识点
如图,PDCE为矩形,ABCD为梯形,平面平面ABCD,
(1)若M为PA中点,求证:AC//平面MDE;
(2)求平面PAD与平面PBC所成锐二面角的大小.
正确答案
见解析。
解析
(1)连结,交
与
,连结
,
∵中,
分别为两腰
的中点 ,
∴ ………………2分
因为面
,又
面
,所以
平面
……4分
(2)∵,∴
,
又平面
,平面
平面
,
∴平面
,又
平面
,∴
.………………6分
以为空间坐标系的原点,分别以
所在直线为
轴建立空间直角坐标系,则
,
,
设平面的单位法向量为
,则可设
………………8分
设面的法向量
,应有
即:
解得:,所以
………………………………11分
设平面与
所成锐二面角的大小为
,
∴
∴ …………………12分
知识点
现有一根n节的竹竿,自上而下每节的长度依次构成等差数列,最上面一节长为 10cm,最下面的三节长度之和为114cm,第6节的长度是首节与末节长度的等比中 项,则n= 。
正确答案
16
解析
设对应的数列为,公差为
。由题意知
,
,
。由
得
,解得
,即
,即
,解得
,所以
,即
,解得
。
知识点
已知四边形是菱形,
四边形是矩形 ,平面
平面
,
分别是
的中点.
(1)求证 : 平面平面
(2)若平面与平面
所成的角为
,
求直线与平面
所成的角的正弦值
正确答案
见解析。
解析
(1)分别是
的中点
所以------------① ---------------1分
连接与
交与
,因为四边形
是菱形,所以
是
的中点
连,
是三角形
的中位线
---------② --------------3 分
由①②知,平面平面
--------------4分
(2)平面
平面
,所以
平面
----------------------------5分
取的中点
,
平面
,
建系
设,
则
-----------------------------------------------------------6分
设平面
的法向量为
,所以
平面的法向量
---------------------------9分
,所以
-------------------------------10分
所以,设直线
与平面
所成的角为
-------------------------------12分
知识点
已知等比数列的首项
,公比
,数列
前
项和记为
,前
项积记为
。
(1)证明:;
(2)求为何值时,
取得最大值;
(3)证明:若数列中的任意相邻三项按从小到大排列,则总可以使其成等差数列;若所有这些等差数列的公差按从大到小的顺序依次记为
,则数列
为等比数列。
正确答案
见解析
解析
(1)证:,当n = 1时,等号成立
,当n = 2时,等号成立
∴S2≤Sn≤S1。
(2)解:
∵,∴当n≤10时,|Tn + 1| > |Tn|,当n≥11时,|Tn + 1| < |Tn|
故|Tn| max = |T11|
又T10 < 0,,T11 < 0,T9 > 0,T12 > 0,∴Tn的最大值是T9和T12中的较大者
∵,∴T12 > T9
因此当n = 12时,Tn最大。
(3)证:∵,∴| an |随n增大而减小,an奇数项均正,偶数项均负
①当k是奇数时,设{an}中的任意相邻三项按从小到大排列为,则
,
,
∴,因此
成等差数列,
公差
②当k是偶数时,设{an}中的任意相邻三项按从小到大排列为,则
,
,
∴,因此
成等差数列,
公差
综上可知,中的任意相邻三项按从小到大排列,总可以使其成等差数列,且
∵
,∴数列{dn}为等比数列。
知识点
如图,在直三棱柱中,
=
,
,点E、F分别是棱AB、BC上的动点,且AE=BF。
(1)求证:。
(2)当三棱锥的体积取得最大值时,求二面角
的余弦值。
正确答案
见解析
解析
解析:(1)证明:连由题设知侧面
为正方形
又
(4分))
另证:建立空间直角坐标系,证明 (略)
(2)设,当且仅当
时取等号,此时E、F分别为AB与BC的中点。 (6分)
以B为原点,BA为轴,BC为
轴,
为子轴建立空间直角坐标系,则
为平面
的一个法向量,且
(8分)
设平面的法向量为
由
知识点
如图,是以
为直径的圆
上异于
的点,平面
平面
,
,
,
分别是
的中点,记平面
与平面
的交线为
。
(1)求证:直线平面
;
(2)直线上是否存在点
,使直线
分别与平面
、直线
所成的角互余?若存在,求出
的值;若不存在,请说明理由。
正确答案
见解析
解析
(1)证明:分别为
中点,
,又
//平面EFA ……………………… 2分
又BC平面ABC,平面EFA∩平面ABC=
…………………4分
又BC⊥AC,平面PAC∩平面ABC=AC,平面PAC⊥平面ABC
∴BC⊥平面PAC ∴⊥平面PAC …………………………………6分
(2)以为坐标原点,
所在的直线为
轴,
所在的直线为
轴,过
垂直面
的
直线为轴建立空间直角坐标系
则 …………7分
,
设
,平面
的法向量为
则即
令得到平面
的一个法向量为
……………………10分
<
>|
,|
<
,
>|=
依题意得=
……12分
知识点
已知函数,
.
(1)求函数的最小正周期;
(2)求在
上的最大值和最小值.
正确答案
见解析
解析
于是(1)函数的最小正周期
(2)
(12分)
知识点
如图,直角梯形ABCD与等腰直角三角形ABE所在的平面互相垂直.
(1)求直线EC与平面ABE所成角的正弦值;
(2)线段EA上是否存在点F,使?若存在,求出
;若不存在,请说明理由.
正确答案
见解析
解析
(1)设O为AB的中点,连接OD、OE,因为平面平面ABCD,且
,
所以平面ABCD,所以
,在直角梯形ABCD中,由CD=OB,
可得
,由OB、OD、OE两两垂直,建立如图所示的空间直角坐标系
.
因为三角形EAB为等腰直角三角形,所以OA=OB=OD=OE=1 (2分)
由AB=2CD=2BC=2得,
所以,平面ABE的一个法向量为
(4分)
设直线EC与平面ABE所成的角为,所以
,
即直线EC与平面ABE所成角的正弦值为 (6分)
(2)存在点F,且时,有
平面FBD (7分)
证明如下:由,所以
(8分)
设平面FBD的法向量为,则有
,
所以,取得
,得
(10分)
因为,且
平面FBD,所以
平面FBD.
即点F满足时,有
平面FBD. (12分)
知识点
如图,多面体ABCDEF中,平面ADEF⊥平面ABCD,正方形ADEF的边长为2,直角梯形ABCD中,AB∥CD,AD⊥DC,AB=2,CD=4。
(1)求证:BC⊥平面BDE;
(2)试在平面CDE上确定点P,使点P到直线DC、DE的距离相等,且AP与平面BEF所成的角等于30°。
正确答案
见解析
解析
解析:
(1)证明:因为平面ABEF平面ABCD,ED
AB。
所以ED平面ABCD ………………1分
又因为BC平面ABCD,所以ED
BC。 ………………2分
在直角梯形ABCD中,由已知可得
BC2=8,BD2=8,CD2=16,所以,CD 2=BC2+BD2 ,所以,BD
BC ……………4分
又因为EDBD=D,所以BC
平面BDE。 ……………5分
(2)如图建立空间直角坐标系D
xyz ……6分
则
…………7分
设,则
令是平面BEF的一个法向量,
则
所以,令
,得
所以
…………9分
因为AP与平面BEF所成的角等于,
所以AP与所成的角为
或
所以 ………11分
所以
又因为,所以
或
………12分
当时,(*)式无解
当时,解得:
………13分
所以,或
. ………14分
知识点
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