- 空间几何体的结构
- 共7713题
如图,正方体ABCD-A1B1C1D1的棱长为1,P为BC的中点,Q为线段CC1上的动点,过点A,P,Q的平面截该正方体所得的截面记为S.则下列命题正确的是________(写出所有正确命题的编号).
①当0<CQ<时,S为四边形;
②当CQ=时,S为等腰梯形;
③当<CQ<1时,S为六边形;
④当CQ=1时,S的面积为.
正确答案
①②④
截面S与DD1的交点为M,由平面与平面平行的性质定理知AM∥PQ,若0<CQ< ,则M在线段DD1上(不包括端点)如图S为四边形,命题①正确;当CQ=
时,M点与D1重合,四边形APQD1为等腰梯形,命题②正确.
③中,当<CQ<1时,连接AM交A1D1于N,则截面S为五边形APQRN,命题③错误.
当CQ=1时,截面S为菱形,其对角线长分别为,
,则S的面积
·
·
=
,故命题④正确
已知顶点
的坐标为
,
,
.
(1)求点
到直
线
的距离
及
的面积
;
(2)求外接圆的方程.
正确答案
(1)解:直线方程为:
点到直线
的距离
=
又
=
(2)设外接圆的方程为:
把三点,
,
分别代入,得:D=
,
,F=0
求的外接圆的方程为
略
(14分)如图,四棱锥P-ABCD中,PD⊥平面ABCD,PD=DC=BC=1,AB=2,AB∥DC,∠BCD=900
(1)求证:PC⊥BC
(2)求点A到平面PBC的距离
正确答案
(1)∵PD⊥平面ABCD,∴,又
,∴
面
,∴
。
(2)设点A到平面PBC的距离为,
∵,∴
容易求出
略
正方体.ABCD- 的棱长为l,点F为
的中点.
(I) (I)证明:∥平面AFC;.
(Ⅱ)求二面角B-AF-一-C的大小.
正确答案
(1)见解析(2)arcos
以顶点A为原点建立空间直角坐标系
A—xyz,则 A(O,0,0),B(1,0,0),C(1,l,0),Al(0,0,1),
F(O,,
),B1 (1,0,1),
(I) 设
∵∴
∴
∴n=(1,-1,1)
(Ⅱ)∵∴
∴m="(0,-1,1) "
,又m与n所成角的大小与二面角B-AF-C的大小相等,∴二面角B-AF-C的大小为arcos
已知等腰梯形PDCB中(如图1),PB=3,DC=1,PB=BC=,A为PB边上一点,且PA=1,将△PAD沿AD折起,使面
PAD⊥面ABCD(如图2)。
(1)证明:平面PAD⊥PCD;
(2)试在棱PB上确定一点M,使截面AMC,把几何体分成的两部分;
(3)在M满足(Ⅱ)的情况下,判断直线AM是否平行面PCD.
正确答案
(1)证明见解析(2)M为PB的中点(3)AM与平面PCD不平行
(I)证明:依题意知:
(II)由(I)知平面ABCD
∴平面PAB⊥平面ABCD.
在PB上取一点M,作MN⊥AB,则MN⊥平面ABCD,
设MN=h
则
要使
即M为PB的中点.
(III)以A为原点,AD、AB、AP所在直线为x,y,z轴, 建立如图所示的空间直角坐标系
则A(0,0,0),B(0,2,0),
C(1,1,0),D(1,0,0),
P(0,0,1),M(0,1,)
由(I)知平面,则
的法向量。
又为等腰
因为
所以AM与平面PCD不平行.
(本小题满分12分)
右图是一个直三棱柱(以A1B1C1为底面)被一平面所截得到
的几何体,截面为ABC.已知A1B1=B1C1=l,∠AlBlC1=90°,
AAl=4,BBl=2,CCl=3.
(1)设点O是AB的中点,证明:OC∥平面A1B1C1;
(2)求二面角B—AC—A1的大小;
(3)求此几何体的体积.
正确答案
(1)OC∥平面A1B1C1
(2) 二面角的大小为
(3)
(1)证明:作交
于
,连
.
则
.
因为是
的中点,
所以.
则是平行四边形,因此有
.
平面
且
平面
,
则面
.
(2)如图,过作截面
面
,分别交
,
于
,
.
作于
,连
.
因为面
,所以
,则
平面
.
又因为,
,
.
所以,根据三垂线定理知
,所以
就是所求二面角的平面角.
因为,所以
,故
,
即:所求二面角的大小为.
(3)因为,所以
所求几何体体积为
.
解法二:
(1)如图,以
为原点建立空间直角坐标系,
则,
,
,因为
是
的中点,所以
,
.
易知,是平面
的一个法向量.
因为,
平面
,所以
平面
.
(2),
,
设是平面
的一个法向量,则
则得:
取,
.
显然,为平面
的一个法向量.
则,
结合图形可知所求二面角为锐角.
所以二面角的大小是
.
(3)同解法一.
(本小题满分13分)
如图,矩形ABCD和梯形BEFC所在平面互相垂直,BE∥CF且BE<CF,∠BCF=,AD=
,EF=2.
(Ⅰ)求证: AE∥平面DCF;
(Ⅱ)若,且二面角A—EF—C的大小为
,求
的长。
正确答案
(Ⅰ)证明见解析。
(Ⅱ)
(Ⅰ)∵四边形ABCD是矩形,∴AB∥DC . …… 1分
又∵ BE∥CF , AB∩BE=B,
∴平面ABE∥平面DCF …… 3分
又AE平面ABE,
∴AE∥平面DCF……… 5分
(II)过E作GE⊥CF交CF于G,
由已知 EG∥BC∥AD,且EG=BC=AD,
∴EG=AD=,又EF=2,∴GF=1…6分
∵四边形ABCD是矩形,∴DC⊥BC .
∵∠BCF=, ∴FC⊥BC,
又平面AC⊥平面BF,平面AC∩平面BF=BC,
∴FC⊥平面AC ,∴FC⊥CD . …………7分
分别以CB、CD、CF为轴建立空间直角坐标系.
∵BE=1,,∴ A(
,
,0),E(
,0,1),F(0,0,2),
∴=(0,-
,1),
=(-
,0,1). …………8分
设平面AEF的法向量=(x,y,z),
得,∴
="("
,
,
). ……10分
又=(0,
,0)是平面CEF的一个法向量,
∴ ,即
,得
=
.
∴当的值为
时,二面角A—EF—C的大小为
…13分
若多面体的各个顶点都在同一球面上,则称这个多面体
内接于球.如图,设长方体内接于球
且则
两点之间的球面距离
为________.
正确答案
略
如图,斜三棱柱的所有棱长均为
,侧面
底面
,且
.
(1)求异面直线与
间的距离;
(2)求侧面与底面
所成二面角的度数.
正确答案
(1) (2)
(1)如图,取中点D,连
.
.
,∴
.
由.……………4分
∥
∥平面
.所以异面直线
与
间的距离等于
.……………6分
(2)如图,
….8分
.……………………12分
在平面内,三角形的面积为S,周长为C,则它的内切圆的半径.在空间中,三棱锥的体积为V,表面积为S,利用类比推理的方法,可得三棱锥的内切球(球面与三棱锥的各个面均相切)的半径R=______________________。
正确答案
略
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