- 空间几何体的结构
- 共7713题
(本小题满分12分)
如图,直平行六面体ABCD-A1B1C1D1的高为3,
底面是边长为4, 且∠BAD=60°的菱形,AC∩
BD=O,A1C1∩B1D1=O1,E是线段AO1上一点.
(Ⅰ)求点A到平面O1BC的距离;
(Ⅱ)当AE为何值时,二面角E-BC-D的大小为.
正确答案
(1)
(2) AE=AO1=
解:(Ⅰ) 设A到平面O1BC距离为d.
由,得
.
由直四棱柱ABCD—A1B1C1D1的高为3,底面是边长为4且∠BAD=的菱形.
∴|O1B1|=|A1B1|="2. " ∴
.
∴.
由余弦定理得.
∴.
…………………6分
(Ⅱ)过E作垂直AC,垂足为
,过
作
,垂足为M,连结EM .
由三垂线定理得EM⊥CB, ∴为二面角E—BC—D的平面角.
若,设
M=x,则
又
此时与OO1重合,∴AE=AO1=
.……………………………………12分
(本小题满分12分)
如左图示,在四棱锥A-BHCD中,AH⊥面BHCD,此棱锥的三视图如下:
(1)求二面角B-AC-D的大小;
(2)在线段AC上是否存在一点E,使ED与面BCD成45°角?若存在,确定E的位置;若不存在,说明理由。
正确答案
(1)
(2)不存在点 E合题意
解:(1)由AH⊥面BHCD及三视图知:
AH=BH=HC=1,,
取AC的中点M,过M作MN∥CD交
AD于N,则是所求二面角的平面角,……2′
,
,
……
,
所求二面角的平面角大小为;……………6′
(2)假设在线段AC上存在点E合题意,记E在HC上的射影为F,
设(
),则
,矛盾。所以不存在点 E合题意……12′
(注:也可用向量法)
(本题满分12分)
如图,直三棱柱ABC—A1B1C1的底面是等腰直角三角形,∠A1C1B1=90°,A1C1=1,AA1=
,D是线段A1B1的中点.
(1)证明:面⊥平面A1B1BA;
(2)证明:;
(3)求棱柱ABC—A1B1C1被平面分成两部分
的体积比.
正确答案
(1)略
(2)略
(3)棱柱ABC—A1B1C1被平面分成两部分的体积比为1:5
证明:(1)
, ……..2分
……..4分
(2)连结,
……..6分
…….8分
(3)棱柱ABC—A1B1C1被平面分成两部分分别是三棱锥
和三棱台
,
…..10分
:
=
即棱柱ABC—A1B1C1被平面分成两部分的体积比为1:5 ……12分
正四面体ABCD的棱长为1,E在BC上,F在AD上,BE=2EC,DF=2FA,则EF的
长度是_________。
正确答案
略
如图,
已知正三棱柱的底面边长是2,D是侧棱
的中点,平面ABD和平面
的交线为MN.
(Ⅰ)试证明;
(Ⅱ)若直线AD与侧面所成的角为
,试求二面角
的大小.
正确答案
(Ⅰ)见解析 (Ⅱ)
(Ⅰ)由题意,又
,
,
又
,
,
--------------------------------------------------4分
(Ⅱ)取BC中点E,连AE,过E作于F,连AF.
是正三角形,
.
又底面侧面
,且交线为BC
侧面
又
为二面角
的平面角.--------------------7分
连ED,则直线AD与侧面所成的角为
.
设正三棱柱的侧棱长为
.则在
中,
解得
.
此正三棱柱的侧棱长为
.
--------------------------------------------------------9分
在中,
,又
,
.
又
在
中,
. -----------------------------------------11分
故二面角的大小为
.
(本小题满分12分)
等边和梯形
所在的平面相互垂直,
∥
,
,
,
为棱
的中点,
∥平面
.
(I)求证:平面平面
;
(II)求二面角的正弦值.
正确答案
(I)略
(Ⅱ)
(I)取中点
,连接
,
∥
,
∥
,即
四点共面又
∥平面
,
∥
,
平面
,
平面
即平面平面
…………………… 6分
(Ⅱ)……………………………………………………………………………12
(本题满分8分)
如图,在直三棱柱中,
分别是
的中点,点
在
上,
求证:(Ⅰ)∥平面
(Ⅱ)平面平面
正确答案
略
证明:(1)因为分别是
的中点,所以
,又
,
,所以
∥平面
; (4分)
(2)因为直三棱柱,所以
,
,又
,所以
,又
,所以平面
平面
。 (8分)
(本题满分6分)
(如图)在底面半径为2母线长为4的圆锥中内接一个高为的圆柱,求圆柱的表面积
正确答案
圆柱的表面积为
解:设圆锥的地面半径为R,圆柱的底面半径为r,表面积为S,
则由三角形相似得r="1" (2分)
(6分)
如图6,正方形所在平面与圆
所在平面相交于
,线段
为圆
的弦,
垂直于圆
所在平面,垂足
是圆
上异于
、
的点,
,圆
的直径为9.
(1)求证:平面平面
;
(2)求二面角的平面角的正切值.
正确答案
(1)见解析 (2)
(1)证明:∵垂直于圆
所在平面,
在圆
所在平面上,
∴.
在正方形中,
,
∵,∴
平面
.
∵平面
,
∴平面平面
.
(2)解法1:∵平面
,
平面
,
∴.
∴为圆
的直径,即
.
设正方形的边长为
,
在△
中,
,
在△
中,
,
由,解得,
.
∴.
过点作
于点
,作
交
于点
,连结
,
由于平面
,
平面
,
∴.
∵,
∴平面
.
∵平面
,
∴.
∵,
,
∴平面
.
∵平面
,
∴.
∴是二面角
的平面角.
在△
中,
,
,
,
∵,
∴.
在△
中,
,
∴.
故二面角的平面角的正切值为
.
解法2:∵平面
,
平面
,
∴.
∴为圆
的直径,即
.
设正方形的边长为
,
在△
中,
,
在△
中,
,
由,解得,
.
∴.
以为坐标原点,分别以
、
所在的直线为
轴、
轴建立如图所示的空间直角坐标系,则
,
,
,
,
.
设平面的法向量为
,
则即
取,则
是平面
的一个法向量.
设平面的法向量为
,
则即
取,则
是平面
的一个法向量.
∵,
∴.
∴.
故二面角的平面角的正切值为
.
如图,在正三棱柱ABC—A1B1C1中,各棱长都相等,D、E分别为AC1,BB1的中点。(1)求证:DE∥平面A1B1C1;(2)求二面角A1—DE—B1的大小。
正确答案
(Ⅰ)证明见解析(Ⅱ)
(1)取A1C1中点F,连结B1F,DF,∵D1E分别为AC1和BB1的中点,DF∥AA1,
DF=(1/2)AA1,B1E∥AA1,B1E=(1/2)AA1,∴DF∥B1E,DF=B1E,∴DEB1F为平行四边形,∴DE∥B1F,又B1F在平面A1B1C1内,DE不在平面A1B1C1,∴DE∥平面A1B1C1
(2)连结A1D,A1E,在正棱柱ABC—A1B1C1中,因为平面A1B1C1⊥平面ACC1A1,A1C1是平面A1B1C1与平面ACC1A1的交线,又因为B1F在平面A1B1C1内,且B1F⊥A1C1,,所以B1F⊥平面ACC1A1,又DE∥B1F,所以DE⊥平面ACC1A1所以∠FDA1为二面角A1—DE—B1的平面角。并且∠FDA1=(1/2)∠A1DC1,设正三棱柱的棱长为1,因为∠AA1C1=900,D是AC1的中点,所以即为所求的二面角的度数。
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