- 平行关系的综合应用
- 共162题
已知P是边长为2的正△ABC的边BC上的动点,则( )
正确答案
解析
设=
=
=t
则=
﹣
=
﹣
,
2=4=
2
•
=2×2×cos60°=2
=
+
=
+t﹙
﹣
﹚=﹙1﹣t﹚
+t
+
=
+
•﹙
+
﹚=﹙﹙1﹣t﹚
+t
﹚•﹙
+
﹚=﹙1﹣t﹚
2+[﹙1﹣t﹚+t]
+t
2
=﹙1﹣t﹚×4+2+t×4=6
故选B。
知识点
如图,四边形ABCD是边长为2的正方形,△ABE为等腰三角形,AE=BE,平面ABCD⊥平面ABE,动点F在校CE上,无论点F运动到何处时,总有BF⊥AE。
(1)判断平面ADE与平面BCE是否垂直,并证明你的结论;
(2)求二面角D—CE—A的余弦值的大小。
正确答案
见解析
解析
(1)无论点运动到何处时,总有
,则
平面
所以平面 平面
(2)如图建立直角坐标系,
,
,
,
,
,
,
平面的法向量为
平面的法向量为
知识点
如图,在四棱锥P-ABCD中,AB丄平面PAD,PD=AD, E为PB的中点,向量,点H在AD上,且
(1)EF//平面PAD.
(2)若PH=,AD=2, AB=2, CD=2AB,
(i)求直线AF与平面PAB所成角的正弦值.
(ii)求平面PAD与平面PBC所成二面角的平面角的余弦值。
正确答案
见解析。
解析
(1) 取PA的中点Q,连结EQ、DQ,
则E是PB的中点,
,
四边形EQDF为平行四边形,
,
,
(2)(i)解法一:证明: ,
PH⊥AD,
又 AB⊥平面PAD,
平面PAD,
AB⊥PH,
又 PH
AD=H,
PH⊥平面ABCD;
连结AE
又且
由(1)知
, 又
在
又
(ii)延长DA,CB交于点M,连接PM,则PM为平面PAD与平面PBC所成二面角的交线。
因为,所以点A,B分别为DM,CM的中点,所以DM=4,
在中:
,
,
又因为,所以
,
即为所求的二面角的平面角
所以在中:
解法二:(向量法)(i)由(1)可得 又
在平面ABCD内过点,以H为原点,以
正方向建立空间直角坐标系
设平面PAB的一个法向量为
,
得y=0 令
得x=3
设直线AF与平面PAB所成的角为
则
(ii)显然向量为平面PAD的一个法向量,且
设平面PBC的一个法向量为,
,
, 由
得到
由得到
,令
,则
,所以
,
,所以平面PAD与平面PBC所成二面角的平面角的余弦值为
知识点
如图,已知四边形ABCD内接于,且AB是的
直径,过点D的
的切线与BA的延长线交于点M.
(1)若MD=6,MB=12,求AB的长;
(2)若AM=AD,求∠DCB的大小。
正确答案
见解析。
解析
(1)因为MD为的切线,由切割线定理知,
MD2=MAMB,又MD=6,MB=12,MB=MA+AB , ,所以MA=3, AB=12-3=9.
(2)因为AM=AD,所以∠AMD=∠ADM,连接DB,又MD为的切线,由弦切角定理知,∠ADM=∠ABD, 又因为AB是圆O的直径,所以∠ADB为直角,即∠BAD=90°-∠ABD.又∠BAD=∠AMD+∠ADM=2∠ABD,于是90°-∠ABD=2∠ABD,所以∠ABD=30°,所以∠BAD=60°. 又四边形ABCD是圆内接四边形,所以∠BAD+∠DCB=180°,所以∠DCB=120°
知识点
如图,在直角梯形ABCP中,AP//BC,AP⊥AB,AB=BC=AP=2,D是AP的中点,E,F,G分别为PC、PD、CB的中点,将△PCD沿CD折起,使得PD⊥平面ABCD.
(1) 求证:平面PCD⊥平面PAD;
(2) 求二面角G-EF-D的大小;
正确答案
见解析
解析
(1) 证明:方法一:
∵PD⊥平面ABCD
∴PD⊥CD………………………………………………………………1分
∵CD⊥AD
∴CD⊥平面PAD………………………………………………………2分
∵CD平面PCD
∴平面PCD⊥平面PAD………………………………………………3分
方法二:略(向量法)
(2) 如图以D为原点,以为方向向量建立空间直角坐标系D-xyz.
则有关点及向量的坐标为: ………………………………4分
G(1,2,0),E(0,1,1),F(0,0,1)
=(0,-1,0),
=(1,1,-1)……5分
设平面EFG的法向量为=(x,y,z)
∴
取=(1,0,1) ………………………………………………………………6分
平面PCD的一个法向量, =(1,0,0)…………………………………7分
∴cos………………………………8分
结合图知二面角G-EF-D的平面角为45°……………………………9分
PD=
………………12分
知识点
如图,在直四棱柱中,底面
为平行四边形,且
,
,
,
为
的中点。
(1) 证明:∥平面
;
(2)求直线与平面
所成角的正弦值。
正确答案
见解析
解析
(1) 证明:连接,
因为,
,所以
∥
,
因为面
,
面
所以∥面
.
(2)作,分别令
为
轴,
轴,
轴,建立坐标系如图
因为,
,
所以,
所以,
,
,
,
设面的法向量为
,所以
,
化简得,令
,则
.
设,则
设直线与面
所成角为
,则
所以,则直线
与面
所成角的正弦值为
。
知识点
已知四棱锥P-ABCD的底面为直角梯形,AB∥DC,∠DAB=90°,PA⊥底面ABCD,且PA=AD=DC=,AB=1,M是PB的中点。
(1)求AC与PB所成角的余弦值;
(2)求二面角的余弦值。
正确答案
见解析
解析
(1)解:以A为坐标原点,AD长为单位长度,
如图建立空间直角坐标系,则各点坐标为A(0,0,0),B(0,2,0),C(1,1,0),D(1,0,0),P(0,0,1),M(0,1,),因
=(1,1,0),
=(0,2,-1),
故| |=
,|
|=
,
·
=2,
所以cos< ,
>=
.
(2)在MC上取一点N(x,y,z),则存在λ∈R,使 =λ
,
=(1-x,1-y,-z),
=(1,0,-
),
∴x=1-λ,y=1,z=λ.
要使AN⊥MC,只需 ·
=0即x-
z=0,解得λ=
可知当λ=时,N点坐标为(
,1,
),能使
·
=0.
此时,=(
,1,
),
=(
,-1,
),有
·
=0
由 ·
=0,
·
=0得AN⊥MC,BN⊥MC.
所以∠ANB为所求二面角的平面角。
∵| |=
,|
|=
,
·
=-
.
∴cos〈,
〉=
=-
∴平面AMC与平面BMC所成角的余弦值为-.
知识点
如图,在四棱锥中,底面
为菱形,
,
为
的
中点.
(1)若,求证:平面
平面
;
(2)若平面平面
,且
,点
在线段
上,试
确定点的位置,使二面角
大小为
,并求出
的值.
正确答案
见解析
解析
(1),
为
的中点,
,又
底面
为菱形,
,
,又
平面
,又
平面
,
平面
平面
(2)平面
平面
,平面
平面
,
平面
.
以
为坐标原点,分别以
为
轴建立空间直角坐标系如图.
则,设
(
),
所以,平面
的一个法向量是
,
设平面的一个法向量为
,所以
取,-
由二面角大小为
,可得:
,解得
,此时
-
知识点
如图,正方形ABCD和ABEF的边长均为1,且它们所在平面互相垂直,G为BC的中点。
(1)求点G到平面ADE的距离;
(2)求直线AD与平面DEG所成的角。
正确答案
见解析
解析
解析:(1)
平面ADE。
点G与平面ADE的距离即为点B到平面ADE的距离,连结BF交AE于H,
则
平面ADE,
BH即为点B到平面ADE的距离
在
点G到平面ADE的距离为
(2)设DE中点为O,连结OG、OH,
则
四边形BHOG为平行四边形,
GO//BH。
由(1)知,平面ADE,
平面ADE,又
平面DEG,
平面DEG,
为直线AD与平面DEG所成的角
在
法(2):(1)建立坐标系,
设平面ADE的法向量
(2)
设平面DEG的法向量
知识点
如图所示的几何体ABCDFE中,△ABC,△DFE都是等边三角形,且所在平面平行,四边形BCED为正方形,且所在平面垂直于平面ABC。
(1)证明:平面ADE∥平面BCF;
(2)求二面角D-AE-F的余弦值。
正确答案
见解析
解析
解析:
(1)取的中点
,
的中点
,连接
.
则,又平面
平面
,
所以平面
,同理
平面
,
所以AO//FG,又易得,
所以四边形为平行四边形,所以,AG//OF
又DE//BC,所以平面//平面
(2)
建立如图所示的空间直角坐标系,设,则
,
,
,
,
,
.
设平面的一个法向量是
,则
,
令,得
设平面的一个法向量是
,则
令
,得
.
所以,
易知二面角为锐二面角,故其余弦值为
知识点
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