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题型: 单选题
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单选题 · 5 分

已知P是边长为2的正△ABC的边BC上的动点,则(  )

A最大值为8

B是定值6

C最小值为2

D是定值2

正确答案

B

解析

===t

==

2=4=2=2×2×cos60°=2

=+=+t﹙﹚=﹙1﹣t﹚+t+=+

•﹙+﹚=﹙﹙1﹣t﹚+t﹚•﹙+﹚=﹙1﹣t﹚2+[﹙1﹣t﹚+t]+t2

=﹙1﹣t﹚×4+2+t×4=6

故选B。

知识点

平行关系的综合应用
1
题型:简答题
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简答题 · 12 分

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

平行关系的综合应用
1
题型:简答题
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简答题 · 12 分

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,

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,

 AB⊥平面PAD,平面PAD,AB⊥PH,

 PHAD=H, PH⊥平面ABCD; 

连结AE 

 

由(1)知    

    

,  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,

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

 

(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

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

平行关系的综合应用
1
题型:简答题
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简答题 · 10 分

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

平行关系的综合应用
1
题型:简答题
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简答题 · 12 分

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)

      

=(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

平行关系的综合应用
1
题型:简答题
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简答题 · 12 分

如图,在直四棱柱中,底面为平行四边形,且的中点。

(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

所以∥面.

(2)作,分别令

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.

,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

平行关系的综合应用
1
题型:简答题
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简答题 · 12 分

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

· =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

平行关系的综合应用
1
题型:简答题
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简答题 · 12 分

如图,在四棱锥中,底面为菱形,

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)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.为坐标原点,分别以轴建立空间直角坐标系如图.

,设(),

所以,平面的一个法向量是

设平面的一个法向量为,所以

,-

由二面角大小为,可得:

,解得,此时-

知识点

平行关系的综合应用
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题型:简答题
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简答题 · 12 分

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,

平面ADE,

BH即为点B到平面ADE的距离  

点G到平面ADE的距离为  

(2)设DE中点为O,连结OG、OH,

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  

   

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

平行关系的综合应用
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题型:简答题
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简答题 · 12 分

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.

,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

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

,得

设平面的一个法向量是,则

,得.

所以

易知二面角为锐二面角,故其余弦值为

知识点

平行关系的综合应用
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