- 空间几何体的结构
- 共7713题
如图,在中,
,
,
是
上的高,沿
把
折起,使
.
(Ⅰ)证明:平面⊥平面
;
(Ⅱ)若,求三棱锥
的表面积.
正确答案
(Ⅰ)证明详见解析;(Ⅱ) .
试题分析:(Ⅰ)先证线面垂直平面
,再证明面面垂直平面
平面
;(Ⅱ)由第一问可知
都是直角三角形,可以求出
,所以
是等边三角形,分别求出四个三角形的面积.
试题解析:(Ⅰ)因为折起前是
边上的高.
所以当折起后,
,
, 3分
又,所以
平面
,因为
平面
,
所以平面平面
. 6分
(Ⅱ)由(1)知,,
,
,
因为,
所以, 9分
从而,
,
所以三棱锥的表面积
. 12分
正方形的边长为2,
分别为边
的中点,
是线段
的中点,如图,把正方形沿
折起,设
.
(1)求证:无论取何值,
与
不可能垂直;
(2)设二面角的大小为
,当
时,求
的值.
正确答案
(1)与
不可能垂直; (2)
的值为
.
试题分析:(1)假设, 1分
又因为,
,所以
平面
, 3分
所以,又
,所以
, 5分
这与矛盾,所以假设不成立,所以
与
不可能垂直; 6分
(2)分别以为
轴,过点
垂直平面
向上为
轴,如图建立坐标系,
设平面的一个法向量为
,
,
, 7分
得, 8分
设平面的一个法向量为
,
,
, 9分
得, 10分
11分
=, 12分
得, 13分
所以当时,
的值为
. 14分
点评:中档题,立体几何问题中,平行关系、垂直关系,角、距离、面积、体积等的计算,是常见题型,基本思路是将空间问题转化成为平面问题,利用平面几何知识加以解决。要注意遵循“一作,二证,三计算”。利用“向量法”,通过建立空间直角坐标系,往往能简化解题过程。对于折叠问题,首先要弄清“变”与“不变”的几何元素。
(本小题满分14分)
如图,在四棱锥P—ABCD中,底面ABCD是正方形,侧面PAD⊥底面ABCD,且PA⊥PD,E、F分别为PC、BD的中点。
(I)求证:直线EF//平面PAD;
(II)求证:直线EF⊥平面PDC。
正确答案
略
证明:(I)连结AC,在中,因为E,F分别为PC,AC的中点,
所以EF//PA ………………3分
而PA平面PAD,EF
平面PAD,∴直
线EF//平面PAD ………………7分
(II)因为面PAD⊥面ABCD,面PAD∩面ABCD=AD,
CD面ABCD,且CD⊥AD,所以CD⊥平面PAD,∴CD⊥PA …………10分
且CD、PD面PDC,所以PA⊥面PDC。 ………………12分
而EF//PA,所以直线EF⊥平面PDC ………………14分
已知球的半径为1,
三点都在球面上,且每两点间的球面距离均为
,则球心
到平面
的距离为
正确答案
三棱锥是棱长为1的正四面体,高为
(本小题满分12分)
(注意:在试题卷上作答无效)
四棱锥中,底面
为矩形,侧面
底面
,
,
,
。
(Ⅰ)证明:;
(Ⅱ)设与平面
所成的角为
,求二面角
的大小。
正确答案
(Ⅰ)证明见解析。
(Ⅱ)
(Ⅰ)由于,取
,以
为原点,建立直角坐标系,
如图所示,设,则
(Ⅱ)因为,
作,又
,故有
,
,故所求
。
一个简单多面体的直观图和三视图如图所示,它的主视图和侧视图都是腰长为1的等腰直角三角形,俯视图为正方形,E是PD的中点.
(1)求证:;
(2)求证:;
(3)求三棱锥的体积.
正确答案
(1)见解析(2)见解析(3)
(1)证明:依题意,该三视图所对应的直观图为一侧棱PA垂直于底面ABCD的四棱锥,且PA=AB=AD=1,四边形ABCD为正方形;
分别连结AC、BD交于O,连结EO,∵E是PD的中点,∴PB∥EO,
又PB平面ACE,EO
平面ACE,∴PB∥平面ACE。…………4分
(2)证明:∵四边形ABCD是正方形,∴BD⊥AC,又PA⊥平面ABCD,
∴BD⊥PA,又∵PA∩AC=A,∴BD⊥平面PAC,
又PC平面PAC,PC⊥BD。…………9分
(3)∵PA⊥平面ABCD,PA=AB=BC=1,∴VC—PAB=VP—ACD=×SΔABC×PA=
×
×1×1×1=
。∴三棱锥C—PAB的体积为
。…………14分
本小题满分13分)
如图,已知ABCD是边长为2的正方形,平面ABCD,
平面ABCD,且FB=2DE=2。
(1)求点E到平面FBC的距离;
(2)求证:平面平面AFC。
正确答案
略
略
.(本小题满分14分)
如图,平面平面
,点E、F、O分别为线段PA、PB、AC的中点,点
G是线段
CO的中点,
,
.求证:
(1)平面
;
(2)∥平面
.
正确答案
由题意可知,为等腰直角三角形,
为等边三角形. …………………2分
(1)因为为边
的中点,所以
,
因为平面平面
,平面
平面
,
平面
,所以
面
.…………………5分
因为平面
,所以
,
在等腰三角形内,
,
为所在边的中点,所以
,
又,所以
平面
;…………………8分
(2)连AF交BE于Q,连QO.
因为E、F、O分别为边PA、PB、PC的中点,
所以,且Q是△PAB的重心,…………………10分
于是,所以FG//QO. …………………12分
因为平面EBO,
平面EBO,所以
∥平面
. …………14分
【注】第(2)小题亦可通过取PE中点H,利用平面FGH//平面EBO证得.
略
(本小题满分12分)
在直三棱柱中,
D,F,G分别为的中点,
求证:;
求证:平面EFG//平面ABD;
正确答案
解:(1)由直三棱锥的性质得
由已知
即
(2)∵为等腰直角三角形
①
因为FG分别为的中点
②
由①②及EF、GF均在平面EFG内且
略
如图,四棱柱ABCD—A1B1C1D1的底面边长和侧棱长都等于2,平面A1ACC1⊥平面ABCD,∠ABC=∠A1AC=60°,点O为底面对角线AC与BD的交点.
(Ⅰ)证明:A1O⊥平面ABCD;
(Ⅱ)求二面角D—A1A—C的平面角的正切值.
正确答案
(1)见解析(2)2
(Ⅰ)由已知AB=BC=2,∠ABC=60°,则
△ ABC为正三角形,所以AC=2.
△ 因为点O为AC的中点,则AO=1.
又AA1=2,∠A1AO=60°,
在△A1OA中,由余弦定理,得
.
所以A1O2+AO2=AA12,所以A1O⊥AC.
因为平面AA1C1C⊥平面ABCD,其交线为AC,
所以A1O⊥平面ABCD.
(Ⅱ)因为底面ABCD为菱形,则BD⊥AC.又BD⊥A1O,则BD⊥平面A1ACC1.
过点O作OE⊥AA1垂足为E,连接DE,则AA1⊥DE,
所以∠DEO为二面角D-AA1-C的平面角.
在Rt△AOD中,OD=.
在Rt△AEO中,OE=AO·sin∠EAO=.
在Rt△DOE中,tan∠DEO=.
故二面角D—A1A—C的平面角的正切值为2.
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