- 空间图形的公理
- 共69题
已知某四棱锥,底面是边长为2的正方形,且俯视图如右图所示.若该四棱锥的侧视图为直角三角形,则它的体积为__________。
正确答案
解析
易知
知识点
设实数满足条件,若目标函数的最大值为12,则的最小值为( )
正确答案
解析
不等式表示的平面区域如图所示阴影部分,
当直线ax+by=z(a>0,b>0)
过直线4x-y-10=0与直线x-2y+8=0的交点(4,6)时,目标函数z=ax+by(a>0,b>0)取得最大12
∴4a+6b=12即2a+3b=6
则,当且仅当即时取等号,故选A.
知识点
如图,正方形ADEF与梯形ABCD所在平面互相垂直,AD⊥CD,AB//CD,AB=AD=,点M在线段EC上且不与E、C重合。
(1)当点M是EC中点时,求证:BM//平面ADEF;
(2)当平面BDM与平面ABF所成锐二面角的余弦值为时,求三棱锥M—BDE的体积.
正确答案
见解析
解析
(1)以分别为轴建立空间直角坐标系
则
的一个法向量
,。即 ………………………..4分
(2)依题意设,
设面的法向量
则,
令,则,面的法向量
,解得………………10分
为EC的中点,, 到面的距离
…………………………………………………………12分
另解:用传统方法证明相应给分。
知识点
已知函数有最小值。
(1)求实常数的取值范围;
(2)设为定义在上的奇函数,且当时,,求的解析式。
正确答案
(1)(2)
解析
(1)……………………………………3分
所以,当时,有最小值,………………………………………3分
(2)由为奇函数,有,得。 ………………………2分
设,则,由为奇函数,得。 …4分
所以,…………………………………………………2分
知识点
如图,在直三棱柱中,,是棱上的一点,是的延长线与的延长线的交点,且∥平面。
(1)求证:;
(2)求二面角的平面角的正弦值。
正确答案
见解析。
解析
(1)连接交于
∵∥平面,面,
面面 ,
∴∥又为的中点,
∴为中点∴为中点 ,
∴∴.
(2)∵在直三棱柱中, ,
∴ 。
以为坐标原点,以, 所在直线建立空间直角坐标系如图所示。
由(1)知为中点,
∴点坐标分别为,,, 。
设平面的法向量,
∵且,
∴取,∴ ,
同理,平面的法向量.
设二面角平面角为,
则,
∴ 。
知识点
如图,在中,,斜边。 可以通过以直线为轴旋转得到,且二面角是直二面角,动点的斜边上。
(1)求证:平面平面;
(2)当为的中点时,求异面直线与所成角的大小;
(3)求与平面所成角的最大值。
正确答案
见解析
解析
解析:(1)由题意,,,是二面角的平面角,
又二面角是直二面角,,又,
平面,又平面。平面平面。 --------4分
(2)作,垂足为,连结,则,
是异面直线与所成的角。 - -------------------------5分
在中,,, ,又。在中, 。 ----------7分
异面直线与所成角的大小为。 --------------------8分
(3)由(I)知,平面,是与平面所成的角,且,当最小时,最大………………10分
这时,,垂足为,,,
与平面所成角的最大值为。- ----------------------12
知识点
如图,四棱锥中,底面ABCD是矩形,⊥平面ABCD,且,,点E是AB上一点,AE等于何值时,二面角的平面角为。
正确答案
见解析。
解析
以D为原点,射线DA、DC、DP为轴正方向建立空间直角坐标系,
设,则,
设平面的法向量为
,
记
而平面ECD的法向量,
则二面角D1—EC—D的平面角
。
当AE=时,二面角的平面角为。
知识点
如图,公园有一块边长为2的等边△ABC的边角地,现修成草坪,图中DE把草坪分成面积相等的两部分,D在AB上,E在AC上。
(1)设AD=x(x0),ED=y,求用x表示y的函数关系式,并注明函数的定义域;
(2)如果DE是灌溉水管,为节约成本,希望它最短,DE的位置应在哪里?如果DE是参观线路,则希望它最长,DE的位置又应在哪里?请给予证明。
正确答案
见解析
解析
(1)在△ADE中,由余弦定理得:
,…………………………………………………………… 1分
又. ………… 2分
把代入得,
∴……………………………………………………………………4分
∵ ∴
即函数的定义域为.…………………………………………………… 6分
(2)如果DE是水管,则,
当且仅当,即时“=”成立,故DE//BC,且DE=.……………… 8分
如果DE是参观线路,记,则
∴函数在上递减,在上递增
故. …………………………………………………………… 10分
∴.
即DE为AB中线或AC中线时,DE最长.…………………………………………… 12分
知识点
已知为函数的一个极值点。
(1)求及函数的单调区间;
(2)若对于任意恒成立,求取值范围。
正确答案
见解析。
解析
(1)
由得:
上单调递增,在(-1,1)上单调递减
(2)时,最小值为0
对恒成立,分离参数得:
易知:时
知识点
如图,在四棱锥P-ABCD中,PA⊥平面ABCD,底面ABCD是菱形,AB=2,∠BAD=60°。
(1)求证:BD⊥平面PAC;
(2)若PA=AB,求PB与AC所成角的余弦值;
(3)当平面PBC与平面PDC垂直时,求PA的长。
正确答案
见解析
解析
(1)证明:因为四边形ABCD是菱形, 所以AC⊥BD。
又因为PA⊥平面ABCD, 所以PA⊥BD,
所以BD⊥平面PAC。
(2)设AC∩BD=O。 因为∠BAD=60°,PA=AB=2, 所以BO=1,AO=CO=。
如图,以O为坐标原点,OB、OC所在直线及过点O且与PA平行的直线分别为x轴、y轴、z轴建立空间直角坐标系O-xyz,则
P(0,-,2),A(0,-,0),B(1,0,0),C(0,,0)。
所以=(1,,-2),=(0,2,0)。
设PB与AC所成角为θ,则
………………8分
(3)由(2)知=(-1,,0)。
设P(0,-,t) (t >0),则=(-1,-,t)。
设平面PBC的法向量m=(x,y,z), 则·m=0,·m=0。
所以 令y=,则x=3,z=, 所以m=。
同理,可求得平面PDC的法向量n=。
因为平面PBC⊥平面PDC, 所以m·n=0,即-6+=0。 解得t=。
所以当平面PBC与平面PDC垂直时,PA=, ……………………12分
知识点
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