- 空间几何体的结构
- 共7713题
如图,四棱锥P-ABCD中,PA⊥底面ABCD,
∥
,AD=CD=1,∠
=120°,
=
,∠
=90°,M是线段PD上的一点(不包括端点).
(1)求证:BC⊥平面PAC;
(2)求异面直线AC与PD所成的角的余弦值;
(3)若点M为侧棱PD中点,求直线MA与平面PCD
所成角的正弦值.
正确答案
略
(本小题满分〗2分)
在三棱锥S -ABC中,是边长为4的正三角形,点S在平面ABC上的射影恰为AC的中点,
,M、N分别为AB、SB的中点.
(1) 证明AC丄SB;
(2) 求直线CN与平面ABC所成角的余弦值;
(3) 求点B到平面CMN的距离
正确答案
略
(本小题12分)
如图,三棱柱ABC-A1B1C1的侧棱与底面垂直,AC=3,BC=4,AB=5,AA1=4,点D是AB的中点.
(1)求证:AC⊥B1C;
(2)求证:AC 1∥平面CDB1.
正确答案
证明:(1)………2分
……………………………………………4分
又,…………………………………………5分
又
…………………………………………………6分
(2)连结于
点,连结
.
分别为
的中点,
∥
,………………………………………………9分
,
………………
…………………………12分
略
(本小题满分12分)
如图所示,在正三棱柱中,
,
,
是
的中点,
在线段
上且
.(I)证明:
面
;
(II)求二面角的大小.
正确答案
解:
(I)证明:
已知是正三棱柱,取AC中点O、
中点F,连OF、OB,则OB、OC、OF两两垂直,以OB、OC、OF为x、y、z轴建立空间直角坐标系.如图所示.
∵,
,
∴
∴
∴
于是,有、
.
又因AB与AE相交,故面ABE.…………… 6分
(II)解:
由(1)知,是面ABE的一个法向量,
.
设是面ADE的一个法向量,则
①
②
取,联立式①、②解得
,
,则
.
因为二面角是锐二面角,记其大小为
.则
所以,二面角的大小
(亦可用传统方法解(略)).
……………………………… 12分
略
(本小题满分14分)
如图5,在三棱柱中,侧棱
底面
,
为
的中点,
.
(1) 求证:平面
;
(2)若四棱锥的体积为
,求二面角
的正切值.
图5
正确答案
(本小题主要考查空间线面关系、二面角的平面角、锥体的体积等知识, 考查数形结合、化归与转化的数学思想方法,以及空间想象能力、推理论证能力和运算求解能力)
(1)证明:连接,设
与
相交于点
,连接
,
∵ 四边形是平行四边形,
∴点
为
的中点.
∵为
的中点,
∴为△
的中位线,
∴ . …… 2分
∵平面
,
平面
,
∴平面
. …… 4分
(2)解: 依题意知,,
∵平面
,
平面
,
∴ 平面平面
,且平面
平面
.
作,垂足为
,则
平面
, ……6分
设,
在Rt△中,
,
,
∴四棱锥的体积
. …… 8分
依题意得,,即
. …… 9分
(以下求二面角的正切值提供两种解法)
解法1:∵,
平面
,
平面
,
∴平面
.
取的中点
,连接
,则
,且
.
∴平面
.
作,垂足为
,连接
,
由于,且
,
∴平面
.
∵平面
,
∴.
∴为二面角
的平面角. …… 12分
由Rt△~Rt△
,得
,
得,
在Rt△中,
.
∴二面角的正切值为
. …… 14分
解法2: ∵,
平面
,
平面
,
∴
平面
.
以点为坐标原点,分别以
,
,
所在直线为
轴,
轴和
轴,建立空间直角坐标系
.
则,
,
,
.
∴,
设平面的法向量为
,
由及
,得
令,得
.
故平面的一个法向量为
, …… 11分
又平面的一个法向量为
,
∴,
. …… 12分
∴,
. …… 13分
∴,
.
∴二面角的正切值为
. …… 14分
略
.(本小题满分12分)
如图,在四棱锥P-ABCD中,底面为正方形,PA丄平面ABCD,且PA=AD,E为棱PC上的一点,PD丄平面
(I)求证:E为PC的中点;
(II)若N为CD的中点,M为AB上的动点,当直线MN与平面ABE所成的角最大时,求二面角的大小.
正确答案
解:(Ⅰ)过作
交
于
,由
可知
四点共面,…………………2分
又因为
∴,
∵
∴在中,
,………………………4分
∴可得E为PC的中点.……………………6分
(Ⅱ)连结
连结,则
为直线MN与平面ABE所成的角.
在中,
∴最小时,
最大,此时
.
所以M为AB中点,……………………………9分
则.
由
,
可知
设,
.……………12分
法二(Ⅰ)建立如图所示空间直角坐标系,不妨设,则
,
.………………2分
设,
,…………………4分
因为 ,
,
,
即,
.……………………6分
(Ⅱ)设,
,
由(Ⅰ)知面的法向量为
,
设MN与面ABE所成角为,
当t=时,
最大,此时M为AB中点,…………………9分
平面NEM的法向量为 设平面CEM的法向量为
而
令
,
.……………………12分
略
(本小题满分12分)
已知一四棱锥P-ABCD的三视图如下,E是侧棱PC上的动点。
(1)求四棱锥P-ABCD的体积;
(2)若点E为PC的中点,,求证EO//平面PAD;
(3)是否不论点E在何位置,都有BD⊥AE?证明你的结论。
正确答案
略
(本小题满分12分)
如图,在长方体中,
,
为
的中点,
为
的中点.
(1)证明:;
(2)求与平面
所成角的正弦值.
正确答案
(1)略
(2)与平面
所成角的正弦值为
解:(1)以点为原点,分别以
为
轴的正方向,建立如图所示的空间直角坐标系
…1分
依题意,可得
.………………3分
,
,
∴ ,
即,∴
. ………………6分
(2)设,且
平面
,则
, 即
,
∴解得
,
取,得
,所以
与平面
所成角的正弦值为
. ………………12分
(本题满分14分)
如图,在四棱锥P—ABCD中,底面ABCD是矩形,平面ABCD,PA=AD=2,AB=1,
于点M.
(1)求证:;
(2)求直线CD与平面ACM所成的角的余弦值.
正确答案
略
(12分)已知三棱锥A-PBC ∠ACB=90°
AB=20 BC=4 PA
PC,D为AB中点且△PDB为正三角形
(1)求证:BC⊥平面PAC;
(2)求三棱锥D-PBC的体积。
正确答案
(1)略
(2)
解:(1)△PDB为正三角形D为AB中点
即
………………………………2分
又知且
平面PBC………………………………………………4分
又且PA
AC=A
平面PAC………………………………………………6分
(2)由(1)得
且
由D为AB中点
………………………12分
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