- 空间几何体的结构
- 共7713题
已知下列命题(表示直线,
表示平面):
① 若;② 若
;
③ 若∥
;④ 若
∥
.
其中不正确的命题的序号是.(将所有不正确的命题的序号都写上)
正确答案
②
略
(本小题满分13分)
如图,在长方体中,
,AB=2,点E在棱AB上移动.
(Ⅰ)证明:;
(Ⅱ)当E为AB的中点时,求点A到面的距离;
(Ⅲ)AE等于何值时,二面角的大小为
.
正确答案
(1)略;(2);(3)
略
如图,已知矩形中,
,
,将矩形沿对角线
把
折起,使
移到
点,且
在平面
上的射影
恰好在
上.
(1)求证:;
(2)求证:平面平面
;
(3)求二面角的余弦值.
正确答案
(1)详见解析;(2)详见解析;(3)二面角的余弦值
.
试题分析:(1)利用折叠后点在平面
内的射影点在棱
上得到
平面
,从而得到
,再结合
即可证明
平面
,进而证明
;(2)由(1)中的结论
平面
并结合平面与平面垂直的判定定理即可证明平面
平面
;(3)先作
,连接
,利用(1)中的结论
平面
得到
,于是得到
平面
,于是得到
为二面角
的平面角,然后在直角三角形
中计算
,进而确定二面角
的余弦值;另一种方法是利用空间向量法计算二面角
的余弦值.
试题解析:(1)在平面
上的射影
在
上,
平面
,
又平面
,
,
又,
,
平面
,
又平面
,
;
(2)四边形
是矩形,
,
由(1)知,
,
平面
,
又平面
,
平面
平面
;
(3)平面
,
,在
中,由
,
,得
,
,
过点作
,垂足为点
,连接
,
由平面
,
,
平面
,
,
为二面角
的平面角,
又在和
,
,
,
;
另解:以点为坐标原点,以
方向为
轴,以
方向为
轴,以平行
的方向为
轴,建立空间直角坐标系,可知
、
、
,得
,
,
设平面的法向量为
,由
,得
,
而平面的法向量为
,
,
结合图象可知二面角的余弦值为
.
如图,多面体中,四边形
是边长为
的正方形,平面
垂直于平面
,且
,
,
.
(Ⅰ)求证:;
(Ⅱ)若分别为棱
和
的中点,求证:
∥平面
;
(Ⅲ)求多面体的体积.
正确答案
(Ⅰ)详见解析;(Ⅱ)详见解析;(Ⅲ).
试题分析:(Ⅰ)先证明平面
,再证明
,再证明
平面
,从而证明
;(Ⅱ)先作辅助线
,在
中找到
,在直角梯形
中,
,所以
,所以
,即
平面
;(Ⅲ)把多面体
的体积分成两部分:
和
.
试题解析:(Ⅰ)连结,∵
是正方形,∴
.
∵平面平面
,
,
是两平面的交线,
∴平面
.而
平面
,∴
.
又∵,
∴平面
.而
平面
,∴
. 4分
(Ⅱ)作,
,
,
是垂足.
在中,
,
.
在直角梯形中,
.
∴,∴四边形
是平行四边形,∴
.
而平面
,∴
平面
. 9分
(Ⅲ). 13分
(本小题满分12分)如图,在底面为直角梯形的四棱锥,
,BC=6.
(Ⅰ)求证:
(Ⅱ)求二面角的大小.
正确答案
(Ⅰ) 证明见解析
(Ⅱ)
解法一:(Ⅰ)平面
,
平面
.
.
又,
.
,
,
,即
.
又.
平面
.
(Ⅱ)过作
,垂足为
,连接
.
平面
,
是
在平面
上的射影,由三垂线定理知
,
为二面角
的平面角.
又,
,
,
又,
,
.
由得
.
在中,
,
.
二面角
的大小为
.
解法二:(Ⅰ)如图,建立坐标系,
则,
,
,
,
,
,
,
,
,
.
,
,
又,
平面
.
(Ⅱ)设平面的法向量为
,
则,
,
又,
,
解得
平面的法向量取为
,
,
.
二面角
的大小为
.
把边长为的正方形
沿对角线
折成直二面角,折成直二面角后,在
四点所在的球面上,
与
两点之间的球面距离为.
正确答案
略
(本小题满分12分)已知矩形ABCD中,,
,现沿对角线
折成二面角
,使
(如图).
(I)求证:面
;
(II)求二面角平面角的大小.
正确答案
(I)证明见解析
(II)
(I),
,
. …3分
又,
平面
. 6分
(II)方法一:取AB中点M,连CM,过M作交BD于N,连CN.
,
,
平面
,
平面
,
平面
平面
. ………8分
平面
,
.又
,
平面
,
为二面角
的平
面角.…10分
,
,
,
,
故二面角平面角的度数为
. …………12分
方法二:取AB中点M,连CM.∵AC=AB=1, ∴CM⊥AB.
又∵平面ABC⊥平面ABD,∴CM⊥平面ABD. 取BD中点H,∴MH∥AD.
∵AD⊥AB, ∴MH⊥AB.
分别以AB,MH,MC为x,y,z轴建立空间直角坐标系. …………6分
得 ,
. 8分
设平面BCD的法向量为,
∴. 10分
又∵平面ABD的法向量为, 
∴ 显然二面角
为锐角,所以它的大小为
.12分
ABCD与CDEF是两个全等的正方形,且两个正方形所在平面互相垂直,M是BC的中点,则异面直线AM与DF所成角的正切值为 ★ .
正确答案
略
若将下面的展开图恢复成正方体,则的度数为 .
正确答案
60°
略
(本小题满分12分)
如图,在三棱锥P-ABC中,,
,点
分别是AC、PC的中点,
底面AB
(1)求证:平面
;
(2)当时,求
直线
与平面
所成的角的大小;
(3)当取何值时,
在平面
内的射影恰好为
的重心?
正确答案
(1)证明见解析。
(2)
(3)
19.解:方法一:
(Ⅰ)∵O、D分别为AC、PC中点,
,
………………………………(2分)
(Ⅱ)
,
………..(5分)
又,
PA与平面PBC所成的角的大小等于
,
………………(8分)
(Ⅲ)由(Ⅱ)知,,∴F是O在平面PBC内的射影
∵D是PC的中点,
若点F是的重心,则B,F,D三点共线,
∴直线OB在平面PBC内的射影为直线BD,
,即
………………….
.(10分)
反之,当时,三棱锥
为正三棱锥,
∴O在平面PBC内的射影为的重心…………………………..(12分)
方法二:
,
,
以O为原点,射线OP为非负z轴,建立空间直角坐标系(如图)
设则
,
设,则
(Ⅰ)D为PC的中点,
,
又 ,
(Ⅱ),即
,
可求得平面PBC的法向量,
,
设PA与平面PBC所成的角为,则
,
(Ⅲ)的重心
,
,
,
又,
,即
,
反之,当时,三棱锥
为正三棱锥,
∴O在平面PBC内的射影为的重心
扫码查看完整答案与解析