- 空间几何体的结构
- 共7713题
在各面均为等边三角形的四面体中,异面直线
所成角的余弦值为 .
正确答案
0
如图,取BC中点D,连接SD,AD,
因为△SBC与△ABC是等边三角形,
所以SD⊥BC,AD⊥BC,
因为AD∩SD=D,
所以BC⊥平面SAD,
所以BC⊥SA,
所以异面直线SA与BC所成的角为90o,
所以异面直线SA与BC所成角的余弦值为0.
(本题满分14分)本题共有2个小题,第1小题满分7分,第2小题满分7分.
(理科)已知四棱锥的底面
是直角梯形,
,
,
侧面为正三角形,
,
.如图4所示.
(1) 证明:平面
;
(2) 求四棱锥的体积
.
正确答案
证明(1) 直角梯形
的
,
,又
,
,
∴.
∴在△和△
中,有
,
.
∴且
.
∴.
解(理科)(2)设顶点到底面
的距离为
.结合几何体,可知
.
又,
,
于是,,解得
.
所以.
略
已知矩形与正三角形
所在的平面互相垂直,
、
分别为棱
、
的中点,
,
,
(1)证明:直线平面
;
(2)求二面角的大小.
正确答案
(1)证明:方法一:
取EC的中点F,连接FM,FN,
则,
,
,
………………………2分
所以且
,所以四边形
为平行四边形,
所以, …………………………………4分
因为平面
,
平面
,
所以直线平面
; …………………………………6分
(2)解:由题设知面
面
,
,
又,∴面
,作
于
,则
,作
,连接
,由三垂线定理可知
,
∴就是二面角
的平面角, …………………………………9分
在正中,可得
,在
中,可得
,故在
中,
, …………………………………11分
所以二面角的大小为
…………………………………12分
方法二:如图以N为坐标原点建立空间右手直角坐标系,所以
…1分
(1)取EC的中点F ,所以,
设平面的一个法向量为
,因为
,
所以,
;所以
, ……………3分
因为,
,所以
………………………5分
因为平面
,所以直线
平面
………………………7分
(2)设平面的一个法向量为
,因为
,
所以,
;所以
……………9分
………………………………11分
因为二面角的大小为锐角,
所以二面角的大小为
………………………………12分
略
(本小题满分12分)
如图,平面ABC,EB//DC,AC=BC=EB=2DC=2,
,P、Q分别为DE、AB的中点。
(Ⅰ)求证:PQ//平面ACD;
(Ⅱ)求几何体B—ADE的体积;
(Ⅲ)求平面ADE与平面ABC所成锐二面角的正切值。
正确答案
(Ⅰ)证明:取的中点
,连接
,易证平面
又………………………… (4分)
(Ⅱ)…(6分)
……………………………………… (8分)
(Ⅲ)
…(10分)
………………………… (12分)
注:用向量法请对应给分.
(法2)解:以C为原点,CA、CB、CD所在直线为x、y、z轴建立空间直角坐标系C-xyz,则A(2,0,0)B(0,2,0)C(0,0,0)D(0,0,1)E(0,2,2)
则设面ADE法向量为
则
可取
即面ADE与面ABC所成的二面角余弦值为
易得面ADE与面ABC所成二面角的正切值为……………………(12分)
略
在菱形中,
,线段
的中点是
,现将
沿
折起到
的位置,使平面
和平面
垂直,线段
的中点是
.
⑴证明:直线∥平面
;
⑵判断平面和平面
是否垂直,并证明你的结论.
正确答案
(1)证明略
(2)垂直
略
如图,在四棱锥中,底面
是边长为1的菱形,
,
底面
,
,
为
的中点.
(Ⅰ)、求异面直线AB与MD所成角的大小;
(Ⅱ)、求平面与平面
所成的二面角的余弦值.
正确答案
解:作于点P,如图,分别以AB,AP,AO
所在直线为轴建立坐标系,
则,
…………………2分
(Ⅰ)设与
所成的角为
,
,
,
与
所成角的大小为
…5分
(Ⅱ),
设平面OCD的法向量为
,
则,即
,
取,解得
… 6分
易知 平面OAB的一个法向量为 ………7分
……………………………………………………9分
由图形知,平面与平
面
所成的二面角的余弦值为
…………………10分
略
(本题满分13分) 如图5,已知直角梯形所在的平面
垂直于平面,
,
,
. (1)在直线
上是否存在一点
,使得
平面
?请证明你的结论;
(2)求平面与平面
所成的锐二面角
的余弦值。
正确答案
(1)略
(2)
(2)(法1)过
作
的平行线
,过
作
的垂线交
于
,连结
,∵
,∴
,
是平面
与平面
所成二面角的棱.……8分
∵平面平面
,
,∴
平面
,
又∵平面
,
∴
平面
,∴
,
∴是
所求二面角的平面角.………………10分
设,则
,
,
∴,
∴. ………13分
(法2)∵,平面
平面
,
∴以点为原点,直线
为
轴,直线
为
轴,建立空间直角
坐标系
,则
轴在平面
内(如图).设
,由已知,得
,
,
.
∴,
,…………………8分
设平面的法向量为
,
则且
,
∴∴
解之得
取,得平面
的一个法向量为
. ………10分
又∵平面的一个法向量为
.……11分
.………13分
如图:在直角三角形ABC中,已知, D为AC的中点,E为BD的中点,AE的延长线交BC于F,将△ABD沿BD折起,二面角
的大小记为
.
⑴求证:平面平面BCD;
⑵当时,求
的值;
⑶在⑵的条件下,求点C到平面的距离.
正确答案
(1)证明:由△PBA为Rt△, ∠C= AB=
∵D为AC中点,
∴AD=BD=DC ∵△ABD为正三角形 又∵E为BD中点
∴BD⊥AE’ BD⊥EF 又由A’EEF=E,且A’E、EF
平面A’EF
BD⊥平面A’EF ∴面A’EF⊥平面BCD………………………4分
(2) BD⊥AE’, BD⊥EF得
∠A’EF为二面角A’-BD-C的平面角的大小即∠A’EF= ……………5分
以E为坐标原点,得
由,得
………………10分
(3)用等积法易得所求距离为:………………14分
略
(本小题满分12分)
在长方体中,
点
是
上的动点,点
为
的中点.
(1)当点在何处时,直线
//平面
,并证明你的结论;
(2)在(Ⅰ)成立的条件下,求二面角的大小.
正确答案
证明:(Ⅰ)当为
的中点时,
∥平面
.
证明:取的中点N,连结MN、AN、
,
MN∥
,AE∥
,
四边形MNAE为平行四边形,可知 ME∥AN
在平面
内
∥平面
.
方法二)延长交
延长线于
,连结
.
∥
,又
为
的中点,
∥
平面
∥平面
.
(Ⅱ)当为
的中点时,
,
,又
,
可知,所以
,平面
平面
,
所以二面角的大小为
;高
又二面角的大小为二面角
与二面角
大小的和,
只需求二面角的大小即可;
过A点作交DE于F,则
平面
,
,
过F作于H,连结AH,
则AHF即为二面角
的平面角,
,
,
,
所以二面角的大小为
.
略
(本小题满分12分)
在棱长为的正方体
中,
是线段
中点,
.
(Ⅰ) 求证:^
;(Ⅱ) 求证:
∥平面
;
(Ⅲ) 求三棱锥的体积.
正确答案
(1)略
(2)略
(2)
(Ⅲ)
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