- 空间几何体的结构
- 共7713题
如图所示,直三棱柱ABC—A1B1C1中,B1C1=A1C1,AC1⊥A1B,M、N分别是A1B1、AB的中点.
(1)求证:C1M⊥平面A1ABB1;
(2)求证:A1B⊥AM;
(3)求证:平面AMC1∥平面NB1C;
(4)求A1B与B1C所成的角.
正确答案
证明略,(4)A1B与B1C所成的角为90°
(1) 方法一 由直棱柱性质可得AA1⊥平面A1B1C1,
又∵C1M平面A1B1C1,∴AA1⊥MC1.
又∵C1A1=C1B1,M为A1B1中点,∴C1M⊥A1B1.
又A1B1∩A1A=A1,∴C1M⊥平面AA1B1B.
方法二 由直棱柱性质得:平面AA1B1B⊥平面A1B1C1,交线为A1B1,又∵C1A1=C1B1,M为A1B1的中点,
∴C1M⊥A1B1于M.
由面面垂直的性质定理可得C1M⊥平面AA1B1B.
(2) 由(1)知C1M⊥平面A1ABB1,
∴C1A在侧面AA1B1B上的射影为MA.
∵AC1⊥A1B,MC1⊥A1B,MC1∩AC1=C1,
∴A1B⊥平面AMC1,又AM平面AMC1,∴A1B⊥AM.
(3)方法一 由棱柱性质知四边形AA1B1B是矩形,
M、N分别是A1B1、AB的中点,
∴ANB1M.
∴四边形AMB1N是平行四边形.
∴AM∥B1N.
连接MN,在矩形AA1B1B中有
A1B1AB.
∴MB1 BN,∴四边形BB1MN是平行四边形.
∴BB1 MN.又由BB1 CC1,知MN CC1.
∴四边形MNCC1是平行四边形.∴C1MCN.
又C1M∩AM=M,CN∩NB1=N,
∴平面AMC1∥平面NB1C.
方法二 由(1)知C1M⊥平面AA1B1B,
A1B平面AA1B1B,∴C1M⊥A1B.
又∵A1B⊥AC1,而AC1∩C1M=C1,
∴A1B⊥平面AMC1.
同理可证,A1B⊥平面B1NC.
∴平面AMC1∥平面B1NC.
(4) 方法一 由(2)知A1B⊥AM,
又由已知A1B⊥AC1,AM∩AC1=A,
∴A1B⊥平面AMC1.
又∵平面AMC1∥平面NB1C,
∴A1B⊥平面NB1C.
又B1C平面NB1C,∴A1B⊥B1C.
∴A1B与B1C所成的角为90°.
方法二 由直棱柱的性质有平面ABC⊥平面AA1B1B,交线为AB,又CA=CB=C1A1,N为AB的中点,
∴CN⊥AB.
∴CN⊥平面AA1B1B.
∴CB1在侧面AA1B1B上的射影是NB1.
又由(2)知A1B⊥AM,由(3)知B1N∥AM,
∴A1B⊥B1N,CN⊥A1B,
∴A1B⊥平面B1NC,又B1C平面B1NC,∴A1B⊥B1C.
∴A1B与B1C所成的角为90°.
侧棱长为2的正三棱锥(底面为正三角形、顶点在底面上的射影为底面的中心的三棱锥)其底面周长为9,则棱锥的高为______.
正确答案
∵正三棱锥底面周长为9,∴底面边长为3,
∵正棱锥的顶点在底面上的射影为底面的中心O,
∴OA=AD=
×3×
=
,
在Rt△POA中,高PO==
=1.
故答案是1.
给出下列命题:①底面是正多边形且侧棱和底面成等角的棱锥是正棱锥;②侧棱都相等的棱锥是正棱锥;③侧棱和底面成等角的棱锥是正棱锥;④侧面和底面所成二面角都相等的棱锥是正棱锥,其中正确命题的是______.
正确答案
根据正棱锥的定义:底面是正多边形,顶点在底面的射影是底面正多边形的中心.
可以判断①底面是正多边形且侧棱和底面成等角的棱锥是正棱锥,符合定义,是正棱锥;故正确.
②侧棱都相等的棱锥是正棱锥不正确;因为底面不一定是正多边形.故错误.
③侧棱和底面成等角的棱锥是正棱锥不正确;底面不一定是正多边形.故错误.
④侧面和底面所成二面角都相等的棱锥是正棱锥;底面不一定是正多边形.错误.
其中正确命题的是①
故答案为:①.
若一条直线与一个正四棱柱各个面所成的角都为a,则cosa=______.
正确答案
不妨认为一个正四棱柱为正方体,与正方体的所有面成角相等时,
为与相交于同一顶点的三个相互垂直的平面所成角相等,
即为体对角线与该正方体所成角.
所以 cosa==
.
故答案为:
在三棱锥P-ABC中,给出下列四个命题:
①如果PA⊥BC,PB⊥AC,那么点P在平面ABC内的射影是△ABC的垂心;
②如果点P到△ABC的三边所在直线的距离都相等,那么点P在平面ABC内的射影是△ABC的内心;
③如果棱PA和BC所成的角为60?,PA=BC=2,E、F分别是棱PB、AC的中点,那么EF=1;
④三棱锥P-ABC的各棱长均为1,则该三棱锥在任意一个平面内的射影的面积都不大于;
⑤如果三棱锥P-ABC的四个顶点是半径为1的球的内接正四面体的顶点,则P与A两点间的球面距离为π-arccos.
其中正确命题的序号是______.
正确答案
①若PA⊥BC,PB⊥AC,因为PH⊥底面ABC,所以AH⊥BC,同理BH⊥AC,可得H是△ABC的垂心,正确.
②若PA=PB=PC,易得AH=BH=CH,则H是△ABC的外心,不正确.
③如果棱PA和BC所成的角为60°,PA=BC=2,E、F分别是棱PB、AC的中点,那么EF=1或 ;不正确.
④如果三棱锥P-ABC的各条棱长均为1,则该三棱锥在任意一个平面内的射影的面积都不大于 ,正确.
⑤如果三棱锥P-ABC的四个顶点是半径为1的球的内接正四面体的顶点,则P与A两点间的球面距离为π-arccos,正确.
故答案为:①④⑤.
如图,在多面体中,四边形
是矩形,
∥
,
,平面
.
(1)若点是
中点,求证:
.
(2)求证:.
(3)若求
.
正确答案
(1)详见解析;(2)详见解析;(3).
试题分析:(1)证明线面平行即证明这条直线与平面内某条直线平行.本题中,四边形是矩形,
∥
,
以及
点是
中点可以得:四边形
为平行四边形.从而得到
∥
,最后由线线平行得到线面平行;(2)证明面面垂直问题转化为证明线面垂直问题,即某一个平面中的某条直线垂直于另一个平面.在本题中可以选择通过
平面
而得
.
平面
可通过条件平面
,因为四边形
是矩形,
,而
是交线,平面
即平面
,所以本小题得证.;(3)本小题由三棱锥体积公式可得.但
到平面
不好算,由于三棱锥中每一个面都可当成底面,每一个点都可当成顶点,所以可选择
为顶点,因为
到平面
的距离较易得到.
试题解析:(1)若
点是
中点,
,
∥
∥
∥
且
四边形
为平行四边形 2分
∥
又
面
,
面
∥面
4分
(2)平面
平面
,平面
平面
=
,
,
平面
平面
6分
又面
面
面
8分
(3)平面
平面
,平面
平面
=
,
,
平面
平面
10分
∥
又
面
,
面
∥面
,即
到面
的距离为
到面
的距离
12分
14分
如图,在四棱锥中,侧面
底面
,
,
为
中点,底面
是直角梯形,
,
,
,
.
(1) 求证:平面
;
(2) 求证:平面平面
;
(3) 设为棱
上一点,
,试确定
的值使得二面角
为
.
正确答案
(1) (2)详见试题解析;(3) .
试题分析:(1)转化为线线平行:在平面内找
的平行线;或转化为面面平行,经过
找与平面
平行的平面;(2) 转化为线面垂直,可先证明
平面
,再利用面面垂直的判定定理证得结果;(3)首先建立空间直角坐标系,利用空间向量求平面
和平面
的法向量,利用夹角公式列方程可求得
的值.
试题解析:令中点为
,连接
, 1分
点
分别是
的中点,
,
.
四边形
为平行四边形. 2分
,
平面
,
平面
3分
(三个条件少写一个不得该步骤分)
4分
(2)在梯形中,过点
作
于
,
在中,
,
.
又在中,
,
,
,
. 5分
面
面
,面
面
,
,
面
,
面
, 6分
, 7分
,
平面
,
平面
平面
, 8分
平面
,
平面
平面
9分
(3)以为原点,
所在直线为
轴建立空间直角坐标系. 10分
则.
令,
,
。
平面
,
即平面
的法向量
. 11分
设面的法向量为
则,即
.
令,得
. 12分
二面角
为
,
,解得
. 13分
在
上,
,
为所求. 14分
(本小题满分14分) 如图:在四棱锥P-ABCD中,底面为正方形,PC与底面ABCD垂直(图1),图2为该四棱锥的主视图和侧视图,它们是腰长为6cm的全等的等腰直角三角形.
(1)根据图2所给的主视图、侧视图画出相应的俯视图,并求出该俯视图所在的平面图形的面积.
(2)图3中,L、E均为棱PB上的点,且,
,M、N分别为棱PA 、PD的中点,问在底面正方形的对角线AC上是否存在一点F,使EF//平面LMN. 若存在,请具体求出CF的长度;若不存在,请说明理由.
正确答案
(Ⅰ) 略 (Ⅱ)CF=cm
:(1)该四棱锥相应的俯视图为内含对角线、边长为6cm的正方形(如下图)----2分
其面积为:6×6=36(cm2)---4分
(注:图正确,面积计算体现了图形为正方形一样给分) (2)如图,以C为原点,CD为x轴,CB为y轴,CP为Z轴建立空间直角坐标系,则D(6,0,0),A(6,6,0),B(0,6,0),P(0,0,6),E(0,3,3),L(0,1,5),M(3,3,3),N(3,0,3)------6分
∴ ----7分
设平面LMN的法向量为=(x,y,z
)
由 得
令x="2" 则
=(2,0,3)----9分
设,---10分
则----11分
由,得
,即
=
---12分
又EF 所以,EF//平面LMN----13分
即在底面正方形的对角线AC上存在符合题意的点F,CF=AC=
cm----14分
从正方体的八个顶点中任意选择4个顶点,它们可能是如下几种几何体(或平面图形)的4个顶点,这些几何体(或平面图形)是______(写出所有正确的结论的编号)
①矩形;
②不是矩形的平行四边形;
③有三个面为等腰直角三角形,有一个面为等边三角形的四面体;
④每个面都是等边三角形的四面体.
正确答案
①正方体的六个面或对角面都是矩形,所以①正确;
②不是矩形的平行四边形,因为正方体的棱与棱的关系只有两种:平行、垂直,所以满足②的图形不存在,②是错误的;
③例如:E-ABD四面体,有三个面为等腰直角三角形,有一个面为等边三角形的四面体;
④例如:E-BDG四面体,每个面都是等边三角形的四面体.
故答案为:①③④.
一个立方体的六个面上分别标有,下图是此立方体的两种不同放置,则与
面相对的面上的字母是 .
正确答案
试题分析:根据二个图形的字母,可推断出来,C对面是B;A对面是E;D对面是F;故答案为F.
点评:观察图形特征,发现规律,得到答案。
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