- 空间几何体的结构
- 共7713题
如图,在长方形中,
,
.现将
沿
折起,使平面
平面
,设
为
中点,则异面直线
和
所成角的余弦值为 .
正确答案
略
正△ABC的边长为4,CD是AB边上的高,E、F分别是AC和BC边的中点,现将△ABC沿CD翻折成直二面角A—DC—B。
(1)试判断直线AB与平面DEF的位置关系,并说明理由;
(2)求二面角E—DF—C的余弦值;
(3)在线段BC上是否存在一点P,使AP⊥DE?证明你的结论.
正确答案
解:(1)如图:在△ABC中,由E、F分别是AC、BC中点,得EF//AB,
又AB平面DEF,EF
平面DEF. ∴AB∥平面DEF.
(2)∵AD⊥CD,BD⊥CD
∴∠ADB是二面角A—CD—B的平面角
∴AD⊥BD ∴AD⊥平面BCD
取CD的中点M,这时EM∥AD ∴EM⊥平面BCD
过M作MN⊥DF于点N,连结EN,则EN⊥DF
∴∠MNE是二面角E—DF—C的平面角
在Rt△EMN中,EM=1,MN=
∴tan∠MNE=,cos∠MNE=
(3)在线段BC上存在点P,使AP⊥DE
证明如下:在线段BC上取点P。使,过P作PQ⊥C
D与点Q,
∴PQ⊥平面ACD ∵在等边△ADE中,∠DAQ=30°
∴AQ⊥DE∴AP⊥DE
略
(13分)如图,正方形ABCD所在平面与平面四边形ABEF所在平面互相垂直,
是等腰直角三角形,AB=AE,FA=FE,∠AEF=45°
(1)求证:EF⊥平面BCE;
(2)设线段CD的中点为P,在直线AE上是否存在一点M,使得PM//平面BCE?若存在,请指出点M的位置,并证明你的结论;若不存在,请说明理由。
正确答案
略
(本小题满分12分)
如图,四边形ABCD为正方形,四边形BDEF为矩形,AB=2BF,E丄平面ABCD,G为EF中点.
(1)求证:CF//平面
(2) 求证:平面ASG丄平面CDG;
(3)求二面角C—FG—B的余弦值.
正确答案
略
.(本小题满分12分)
如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是一直角梯形,,AD//BC, AB=
BC=1,AD=2,PA
底面ABCD,PD与底面成
角,点E是PD的中点.
(1) 求证:BEPD;
(2) 求二面角P-CD-A的余弦值.
正确答案
解法一:(1)证明:连结AE
…
………………………6分
(2)连结AC,在直角梯形ABCD中,
所以,所求二面角的余弦值为. …………………………12分
解法二:(1)如图,建立空间直角坐标系,由已知可得:
A(0,0,0), B(1,0,0),C(1,1,0),
D(0,2,0), P(0,0,2), E(0,1,1),
(2),
,
由
得
令y=1,则n=(1,1,1),
∴所求二面角的余弦值为. …………………………12分
略
如图,直四棱柱中,底面
是
的菱形,
,
,点
在棱
上,点
是棱
的中点.
(1)若是
的中点,求证:
;
(2)求出的长度,使得
为直二面角.
正确答案
(1)证明略
(2)
解:(1)
而,
所以; …………………………5分
(2)设,连接
,
因为就是二面角
的平面角,
所以,要使只需
∽
;
所以,从而
………………12分
如图,正三棱柱中,
,
是侧棱
的中点.
(Ⅰ)证明:;
(Ⅱ)求二面角的大小.
正确答案
解:方法一:
(Ⅰ)证明:设是
的中点,连接
、
.
在正三棱柱中,,
平面
,
∴是
在面
上的射影.
易知≌
,
.
又,
∴,
,
∴. ………………………………………6分
(Ⅱ)由(Ⅰ)知平面
,作
,垂足为
,连结
,
则为二面角
的平面角.
不妨设,则
,
,
在中,
,
∴. ………………12分
方法二:
(Ⅰ)在正三棱柱中,以的中点
为原点,建立空间直角坐标系
如图.
不妨设,则
,
,
,
,
∴,
,
∵.
∴.………………………6分
(Ⅱ)在空间直角坐标系中,
易知平面的一个法向量为
.
设平面的法向量为
,
易知,
.
由得
,取
得
.
,
∴二面角的的大小为
.………………………………………12分
略
如图,在四棱锥V-ABCD中,底面ABCD是边长为2的正方形,其它四个侧面都是侧棱长为的等腰三角形,则二面角V―AB―C的度数是 。
正确答案
略
(本题满分13分)
各棱长均为2的斜三棱柱ABC—DEF中,已知BF⊥AE,
BF∩CE=O,AB=AE,连结AO。
(I)求证:AO⊥平面FEBC。
(II)求二面角B—AC—E的大小。
(III)求三棱锥B—DEF的体积。
正确答案
解:(I)∵BCFE是菱形,∴BF⊥EC
又∵BF⊥AE,且AE∩ED=E∴BF⊥平面AEC
而AO平面SEC ∴BF⊥AO∵AE=AB, AB="AC " ∴AE=AC
∴AO⊥EC,且BF∩EC=O∴AO⊥平面BCFE.…………4分
(II)取AC的中点H,连结BH、OH
∵△ABC是等边三角形 ∴BH⊥AC
略
(本小题满分12分)
如图,在体积为1的三棱柱ABC-A1B1C1中,侧棱AA1⊥底面ABC,AB⊥AC,AC=AA1=1,P为线段AB上的动点.
(1)求证:CA1⊥C1P;
(2)当AP为何值时,二面角C1-PB1-A1的大小为?
正确答案
(1)证明略
(2)2-
解:(1)证明:∵AA1⊥底面ABC,∴AA1⊥AC,AA1⊥AB.
又∵AB⊥AC,
∴以A为原点,AC,AB,AA1所在的直线分别为x轴,y轴,z轴建立直角坐标系.
又∵VABC-A1B1C1=AB×AC×AA1=1,∴AB=2.(2分)
设AP=m,则P(0,m,0),而C1(1,0,1),C(1,0,0),A1(0,0,1),
∴=(-1,0,1),=(-1,m,-1),
∴·=(-1)×(-1)+0×m+1×(-1)=0,
∴CA1⊥C1P.(6分)
(2)设平面C1PB1的一个法向量n=(x,y,z)
令y=1,则n=(2,1,m-2),(9分)
而平面A1B1P的一个法向量=(1,0,0),
依题意可知cos===,
∴m=2+(舍去)或m=2-.
∴当AP=2-时,二面角C1-PB1-A1的大小为.(12分)
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