- 空间几何体的结构
- 共7713题
如图1,在直角梯形ABCD中,AB//CD,E为CD上一点,且DE=4,过E作EF//AD交BC于F现将
沿EF折到
使
,如图2。
(I)求证:PE⊥平面ADP;
(II)求异面直线BD与PF所成角的余弦值;
(III)在线段PF上是否存在一点M,使DM与平在ADP所成的角为?若存在,确定点M的位置;若不存在,请说明理由。
正确答案
(I)证明略
(II)
(III)不存在,理由略
(12分)如图,已知矩形ABCD中,AB=10,BC=6,将矩形沿对角线BD把△ABD折起,使A移到点,且
在平面BCD上的射影O恰好在CD上.
(1)、求证:;
(2)、求证:平面平面
;
(3)、求三棱锥的体积.
正确答案
(1)略
(2)略
(3)
证明:(Ⅰ)∵ 在平面
上的射影
在
上,
∴ ⊥平面
,又
平面
∴
……2分
又∴
平面
,又
,∴
…4
(Ⅱ)∵ 为矩形 ,∴
由(Ⅰ)知∴
平面
,又
平面
∴ 平面平面
……8分
(Ⅲ)∵ 平面
,
∴ .…10分
∵ , ∴
,
∴ . …12分
(本小题满分12分)
已知三棱柱中,三个侧面均为矩形,底面
为等腰直角三角形,
,点
为棱
的中点,点
在棱
上运动.
(1)求证;
(II)当点运动到某一位置时,恰好使二面角
的平面角的余弦值为
,求点
到平面
的距离;
(III)在(II)的条件下,试确定线段上是否存在一点
,使得
平面
?若存在,确定其位置;若不存在,说明理由.
正确答案
(I)平面
,
(Ⅱ)
(III)存在,为中点.
略
如图所示,四棱锥的底面为直角梯形,
,
,
,
,
底面
,
为
的中点.
(Ⅰ)求证:平面平面
;
(Ⅱ)求直线与平面
所成的角;
(Ⅲ)求点到平面
的距离.
正确答案
(Ⅰ)见解析
(Ⅱ)直线与平面
所成的角为
(Ⅲ)点到平面
的距离等于
(Ⅰ)设与
交点为
,延长
交
的延长线于点
,
则,∴
,∴
,∴
,
又∵,∴
,
又∵,∴
,
∴,∴
又∵底面
,∴
,∴
平面
,
∵平面
,∴平面
平面
…………………………………(4分)
(Ⅱ)连结,过点
作
于
点,
则由(Ⅰ)知平面平面
,
且是交线,根据面面垂直的性质,
得
平面
,从而
即
为直线
与平面
所成的角.
在中,
,
在中,
. 所以有
,
即直线与平面
所成的角为
…………………………………(8分)
(Ⅲ)由于,所以可知点
到平面
的距离等于点
到平面
的距离的
,即
. 在
中,
,
从而点到平面
的距离等于
………………………………………………(12分)
解法二:如图所示,以点为坐标原点,
直线分别为
轴,
建立空间直角坐标系
,
则相关点的坐标为
,
,
,
.
(Ⅰ)由于,
,
,
所以,
,
所以,
而,所以
平面
,∵
平面
,
∴平面平面
……………………………………………………………(4分)
(Ⅱ)设是平面
的一个法向量,则
,
由于,
,所以有
,
令,则
,即
,
再设直线与平面
所成的角为
,而
,
所以,
∴,因此直线
与平面
所成的角为
………………(8分)
(Ⅲ)由(Ⅱ)知是平面
的一个法向量,而
,
所以点到平面
的距离为
已知直角三角形的两直角边长分别为3cm和4cm,则以斜边为轴旋转一周所得几何体的表面积为 。
正确答案
得到的几何体为两个同底的圆锥,底面半径为,两圆锥母线长分别为3cm和4cm,所以该几何体表面积为
,即
已知长方体ABCD—A1B1C1D1中,AB=BC=4,AA1=8,E、F分别为AD和CC1的中点,O1为下底面正方形的中心。
(Ⅰ)证明:AF⊥平面FD1B1;
(Ⅱ)求异面直线EB与O1F所成角的余弦值;
正确答案
(Ⅰ)证明见解析(Ⅱ)
本题考查空间的线面关系,向量法及其运算。
(Ⅰ)证法一:如图建立空间直角坐标系。则D1(0,0,0)、O1(2,2,0)
B1(4,4,0)、E(2,0,8)、A(4,0,8)、B(4,4,8)、
F(0,4,4)。
=(-4,4,-4),
=(0,4,4),
=(-4,0,4)
=0+16-16=0,
=16+0-16=0
∴AF⊥平面FD1B1.
证法二:连结BF、DF,则BF是AF在面BC1上的射影,易证得BF⊥B1F,
DF是AF在面DC1上的射影,也易证得DF⊥D1F,所
以AF⊥平面FD1B1.
(Ⅱ)解法一:=(2,4,0),
=(-2,2,4)
设与
的夹角为
,则
=
……
解法二:在B1C1上取点H,使B1H=1,连O1H和FH。
易证明O1H∥EB,则∠FO1H为异面直线EB与F所成角。
又O1H=BE=
,HF=
=5,
O1F==2
,
∴在△O1HF中,由余弦定理,得
cos∠FO1H==
(本题满分14分).如图,ABCD中,AB=1,AD=2AB,∠ADC=
,EC⊥面ABCD,
EF∥AC, EF=, CE=1
(1)求证:AF∥面BDE
(2)求CF与面DCE所成角的正切值。
正确答案
(1)略
(2)
(1)证明:
ABCD中,AB=1,AD=2AB,∠ADC=
AC==
O为AC与BD中点,
AO==EF,又AO
EF
EOAF为平行四边形,OEAF
(本小题满分12分)
如图所示,凸多面体中,
平面
,
平面
,
,
,
,
为
的中点.
(1)求证:平面
;
(2)求证:平面平面
.
正确答案
略
证明:(1)作的中点
,连接
,
,∵
平面
,
平面
,∴
,且平面
平面
,… 2分∵
为三角形
的中位线,
∴,
,……………… 4分
∴四边形为平行四边形,∴
,又
平面
,
平面
. ……6分
(2)∵,
为
的中点
∴,又
,∴
平面
, …… 9分
∵,∴
平面
,又
平面
,
∴平面平面
. ……… 12分
已知四边形为矩形,
、
分别是线段
、
的中点,
平面
(1)求证:
;
(2)设点在
上,且
平面
,试确定点
的位置.
正确答案
(1)证明略
(2)点的位置在
上靠近
点的四等分点处.
(1)连接,在矩形
中,
∵点
是
的中点, W$w
∴,
∴, 即
,
又∵平面
, ∴
,
又∵,
∴平面
, ∵
平面
,
∴ ……6分
(2)过作
交
于
,
则面
,且
过作
交
于
,
则面
且
,
∴面面
,
从而点满足
,
即点的位置在
上靠近
点的四等分点处. ……14分
(本小题满分12分)如图,四边形ABCD是边长为1的正方形, ,
,且MD=NB=1,E为BC 的中点 (1)求异面直线NE与AM所成角的余弦值
(2)在线段AN上找点S,使得ES平面AMN,并求线段AS的长;
正确答案
(1) 。 (2)
。
(1)在如图,以D为坐标原点,建立空间直角坐标
依题意,得.
,
所以异面直线与
所成角的余弦值为
.
………………………(6分)
(2)设是线段
上的点,使得
平面
.
, 则
又.
由平面
,得
即
故,此时
.
经检验,当时,
平面
.
故线段上存在点
,使得
平面
,此时
…………12分
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