- 空间几何体的结构
- 共7713题
如右图所示,ABCD-A1B1C1D1是正四棱柱,侧棱长为1,底面边长为2,E是棱BC的中点.
(1)求证:BD1∥平面C1DE;
(2)求三棱锥D-D1BC的体积.
正确答案
(1)证明:连接D1C交DC1于F,连结EF.
∵ABCD—A1B1C1D1为正四棱柱,
∴四边形DCC1D1为矩形,
∴F为D1C中点.
在△CD1B中,∵E为BC中点,∴EF∥D1B.
又∵D1B⊄面C1DE,EF⊂面C1DE,∴BD1∥平面C1DE.
(2)连结BD,VD-D1BC=VD1-DBC,∵AC′是正四棱柱,
∴D1D⊥面DBC.
∵DC=BC=2,∴S△BCD=×2×2=2.
VD1-DBC=·S△BCD·D1D=×2×1=.
∴三棱锥D-D1BC的体积为.
略
(本小题满分12分)
如图,在三棱锥P-ABC中,PA=PC,∠APC=∠ACB=90°,∠BAC=30°,平面PAC⊥平面ABC.
(1)求证:平面PAB⊥平面PBC;
(2)若PA=2,求三棱锥P-ABC的体积.
正确答案
1)∵ 面PAC⊥面ABC,BC⊥AC,∴ BC⊥面PAC,BC⊥PA.又PA⊥PC,
∴ PA⊥面PBC.∴ PAB⊥面PBC.
∴ 面PAB⊥PBC
(2)∵ PA=2,则,
,
.
∴ ,
略
(本题满分10分)如图,已知与
都是边长为
的等边三角形,且平面
平面
,过点
作
平面
,且
.
(1)求证:平面
;
(2)求直线与平面
所成角的大小.
正确答案
解:(1)取的中点
,连接
,则
又∵平面平面
,∴
平面
. …………3分
而平面
,∴
,又∵
在
平面
内,
∴平面
. …………5分
(2)∵在平面
的射影是
,
在平面
的射影是
,∴
在平面
的射影是
,即直线
与平面
所成角就是直线
与直线
所成的角,……6分
过作
交
于
,由(Ⅰ)可知
,
∴ …………8分
又∵平面
∴
∴在 …………9分
∴ …………10分
略
(本小题满分10分)
在四棱锥P-ABCD中,底ABCD是矩形, PA⊥面ABCD, AP="AB=2," BC=, E、F、G分别为AD、PC、PD的中点.
(1)求证: FG∥面ABCD
(2)求面BEF与面BAP夹角的大小.
正确答案
(1)略
(2)θ=
解: (1)证明: ∵F、G分别为PC、PD的中点,
∴在△PCD中, FG=∥CD
(2)分别以AB、AD、AP为空间坐标系的x轴,y轴,z轴,
建立空间坐标系 B(2,0,0), E(0, ,0)F(1,
,1), P(0,0,2), D(0,2
,0)
面BPA的法向量为: , 设面BEF的法向量为m=(x,y,z)
,
令 , ∴m="(1,"
, -1)
∴ 面BAP与面BEF的夹角θ的余弦为: cosθ=
∴ θ=
(本小题满分10分)如图,在中,
为AC边上的高,
沿BD将
翻折,使得
得到几何体
(I)求证:AC^平面BCD;
(Ⅱ)求异面直线AB与CD所成角的正切值.
正确答案
(I)略
(Ⅱ)
解:(I)因为BD^AD,BD^CD,AD ∩CD=D,
所以BD上平面ACD.
又因为ACÌ平面ACD,
所以AC^BD. ①
在△ACD中。ÐADC=30°,AD=2,CD=,
由余弦定理得AC2=AD2+CD2一2AD·CD·COSÐADC=1.
因为AD2=CD2+AC2。所以ÐACD=90°.即AC^CD.②
由①、②及BD∩ CD=D,可得AC^平面BCD.
(Ⅱ)
(本小题满分12分)如图,正方形A1BA2C的边长为4,D是A1B的中点,E是BA2上的点,将△A1DC及△A2EC分别沿DC和EC折起,使A1、A2重合于A,且二面角A-DC-E为直二面角。
(1)求证:CD⊥DE; (2)求AE与面DEC所成的角.
正确答案
(1)证明见解析
(2)
(1),故
,
………2分
由于为直二面角,
过A作,则
………6分
(2),
……………………8分
……………………9分
,又由(1)知
……………………10分
若正三棱柱的棱长均相等,则
与侧面
所成角的正切值为 .
正确答案
略
((本小题满分12分)
如图所示,正方形和矩形
所在的平面相互垂直,已知
,
.
(Ⅰ)求证:平面
;
(Ⅱ)求二面角的大小.
正确答案
证明:(Ⅰ)连接,∵正方形
的边长为
,
,
∴,
,
.
则
,∴
.…………2分
∵在正方形中,
,
正方形与矩形
所在的平面相互垂直,交线为AC,
平面
. …………………4分
又平面
,
∴,又
,
∴平面
. ……………6分
(Ⅱ)在平面内过点
作
于
,连结
.
∵,
,∴
平面
.
又平面
,∴
.
又,且
,∴
平面
,
而平面
,∴
.
∴是二
面角
的平面角.……………8分
在中,
,
,
∴,
.
∴二面角的大小为
.
………………………12分
略
连结球面上两点的线段称为球的弦.半径为4的球的两条弦的长度分别等于
、
,每条弦的两端都在球面上运动,则两弦中点之间距离的最大值为 .
正确答案
5
易求得、
到球心
的距离分别为3、2,类比平面内圆的情形可知当
、
与球心
共线时,
取最大值5.
正四棱台的上、下底面面积分别为1、4,过棱台高线的中点且与底面平行的截面面积等于______.
正确答案
根据在侧面上三条边组成梯形的上底,下底和中位线,
得到梯形的中位线长度是=
,
∵棱台的两底面与中截面是相似的,
∴面积之比等于边长之比的平方,
∴=
,
s=
故答案为:
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