- 空间几何体的结构
- 共7713题
如图,已知△ABC是正三角形,EA、CD都垂直于平面ABC,且EA=AB=2DC,F是BE的中点,求证:(1) FD∥平面ABC; (2)FD⊥平面ABE; (3) AF⊥平面EDB.
正确答案
(1) 见解析
(2) 见解析
(3)见解析
(1)取AB中点G,连结CG,FG.因为F是中点,所以
FG=EA, FG∥EA.又CD=
EA,CD∥EA.所以四边形CDFG为平行四边形,FD∥CG,所以FD∥平面ABC.--------------------------5分
(2) △ABC是正三角形,G是中点,
CG⊥AB,-----------------------7分
EA⊥平面ABC,
EA⊥CG,
CG⊥平面EAB. --------------------------9分
FD∥CG,
FD⊥平面ABE.--------------------------10分
(3) FD⊥平面ABE,
FD⊥AF,--------------------------12分
EA=AB,F是中点,
AF⊥EB,--------------------------14分
AF⊥平面EDB.--------------------------16分
一个圆柱的侧面展开图是一个边长为1的正方形,则该圆柱的体积是______.
正确答案
∵圆柱的侧面展开图是边长为1的正方形,
∴该圆柱的高h=1,
底面周长2πr=1,∴底面半径r=,
∴该圆柱的体积V=π••1=
故答案为:.
(12分)
如图,平面ABEF平面ABCD,四边形ABEF与ABCD都是直角梯形,
(I)证明:C,D,F,E四点共面;
(II)设AB=BC=BE,求二面角A—ED—B的大小。
正确答案
(1)略
(2)
解:法1:(Ⅰ)解:延长交
的延长线于点
,
由得
……2分
延长交
的延长线于
同理可得
故,即
与
重合……4分
因此直线相交于点
,即
四点共面。……6分
(Ⅱ)证明:设,则
,
取中点
,则
,
又由已知得,平面
故,
与平面
内两相交直线
都垂直。
所以平面
,作
,垂足为
,连结
由三垂线定理知为二面角
的平面角。……9分
故
所以二面角的大小
……12分
如图所示,在长方体中,AB=AD=1,AA1=2,M是棱CC1的中点
(Ⅰ)求异面直线A1M和C1D1所成的角的正切值;
(Ⅱ)证明:平面ABM⊥平面A1B1M1
正确答案
(本题满分14分)如图,已知平面平面
=
,
,且
,二面角
.
(Ⅰ)求点到平面
的距离;
(Ⅱ)设二面角的大小为
,求
的值.
正确答案
(1)(2)
(Ⅰ)如图,作⊥
于
,
⊥
于
,连接
,知
,在
中,易得
,在
中,
,
……7分。
(Ⅱ)如图,在平面内,过点
作直线
的垂线,垂足为
,与直线
交于
点,易证
为二面角
的平面角,由已知得
,可求得
,
,
,
……
分
如图,在四棱锥P—ABCD中,PA⊥底面ABCD,∠, AB∥CD,AD=CD=2AB=2,E,F分别是PC,CD的中点.
(Ⅰ)证明:CD⊥平面BEF;
(Ⅱ)设,
求k的值.
正确答案
(Ⅰ)证明见解析(Ⅱ)
(Ⅰ)证明:.………………………2分
PA⊥平面ABCD,AD⊥CD. ……………………………………………3分
. ………………………………………5分
∴ CD⊥平面BEF. ……………………………………………………………………6分
(Ⅱ)连结AC且交BF于H,可知H是AC中点,连结EH,
由E是PC中点,得EH∥PA, PA⊥平面ABCD.
得EH⊥平面ABCD,且EH.…………………………………………8分
作HM⊥BD于M,连结EM,由三垂线定理可得EM⊥BD.
故∠EMH为二面角E—BD—F的平面角,故∠EMH=600.……………………10分
∵ Rt△HBM∽Rt△DBF,
故
.
得, 得
.
在Rt△EHM中,
得
………………………………………………………12分
解法2:(Ⅰ)证明,以A为原点,
建立如图空间直角坐标系.
则,
,
设PA = k,则,
,
.………………………………………………………2分
得.…………………………4分
有………………6分
(Ⅱ)…7分
.
设平面BDE的一个法向量,
则 得
取
……………10分 由
………………………………………11分
得 …………………12分
如图所示,长方体ABCD-A1B1C1D1中,AB=a,BC=b,BB1=c,并且a>b>c>0.
求沿着长方体的表面自A到C1 的最短线路的长.
正确答案
最短线路的长为
将长方体相邻两个面展开有下列三种可能,如图所示.
三个图形甲、乙、丙中AC1的长分别为:
=
,
=
,
=
,
∵a>b>c>0,∴ab>ac>bc>0.
故最短线路的长为.
一只小船以10 m/s的速度由南向北匀速驶过湖面,在离湖面高20米的桥上,一辆汽车由西向东以20 m/s的速度前进(如图),现在小船在水平P点以南的40米处,汽车在桥上以西Q点30米处(其中PQ⊥水面),则小船与汽车间的最短距离为 . (不考虑汽车与小船本身的大小).
正确答案
30 m
设经过时间t汽车在A点,船在B点,(如图),则AQ=30–20t,BP=40–10t,PQ=20,且有AQ⊥BP,PQ⊥AQ,PQ⊥PB,设小船所在平面为α,AQ,QP确定平面为β,记α∩β=l,由AQ∥α,AQβ得AQ∥l,又AQ⊥PQ,得PQ⊥l,又PQ⊥PB,及l∩PB=P得PQ⊥α 作AC∥PQ,则AC⊥α
连CB,则AC⊥CB,进而AQ⊥BP,CP∥AQ得CP⊥BP,
∴AB2=AC2+BC2=PQ2+PB2+PC2=202+(40–10t)2+(30–20t)2
=100[5(t–2)2+9],t=2时AB最短,最短距离为30 m.
如图,已知正三棱柱
的底面边长是
,
、E是
、BC的中点,AE=DE
(1)求此正三棱柱的侧棱长;(2)正三棱柱表面积;
正确答案
,
解:(1)设正三棱柱的侧棱长为
. 取
中点
,连结
.
∵△是正三角形,∴
.又底面
侧面
,且交线为
,
∴侧面
. 连结
,在
中,由AE=DE,得
,
解得
(2)
∴
.
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上是否存在点S,使得ES平面AMN?若存在,求线段AS的长;若不存在,请说明理由
正确答案
⑴⑵线段
上存在点
,使得
平面
,此时
.
(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
(2)假设在线段上存在点
,使得
平面
.
,
可设
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
.
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