- 平行关系的综合应用
- 共162题
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
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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