- 空间几何体的结构
- 共7713题
已知正三棱柱中,.
,M为CC1的中点,则直线BM与平面
所成角的正弦值是_________.
正确答案
连接A1B交AB1于O点,连接BO,OM,则就是直线BM与平面AA1B1B所成的角,设AB=1,则AA1=2,所以
如图,在三棱柱中,侧棱
底面
,
,
为
的中点,
(1)求证:平面
;
(2)过点作
于点
,求证:直线
平面
(3)若四棱锥的体积为3,求
的长度
正确答案
(1)证明:略 (2) 略 (3)
(1) 连接设
,连接OD,证明
即可.
(2)解本题的关键是证明和
即可.
(3)设,然后把高BE用x表示出来,再根据
,利用体积公式建立关于x的方程即可解出x的值
(1)证明:连接设
,连接
1分
是平行四边形,
点O是
的中点,
是AC的中点,
是
的中位线,
2分
又
AB1//平面BC1D 4分
(2)
6分,
又 7分
直线BE
平面
8分
(2)的解法2:
5分
直线BE
平面
8分
(3)由(2)知BE的长度是四棱锥B—AA1C1D的体高
设
9分
10分
11分
如图,在长方体中,
为
的中点.
(Ⅰ)求证:平面
;
(Ⅱ)判断并证明,点在棱
上什么位置时,平面
平面
.
正确答案
解:(Ⅰ)设,连
∵、
为别为
、
的中点
∴ …………………4分
又平面
,
平面
…………………5分
∴平面
…………………6分
(Ⅱ)点在棱
的中点时,平面
平面
.…………………7分
证明:∵点为棱
中点,
为
的中点.
∴ 且
∴为平行四边形 …………………9分
∴ …………………10分
∵…………………11分
∴平面平面
略
如图1,在平面内,ABCD是
且
的菱形,
和
都是正方形。将两个正方形分别沿AD,CD折起,使
与
重合于点D1。设直线l过点B且垂直于菱形ABCD所在的平面,点E是直线l上的一个动点,且与点D1位于平面ABCD同侧,设
(图2)。
(1)设二面角E – AC – D1的大小为q,若,求
的取值范围;
(2)在线段上是否存在点
,使平面
平面
,若存在,求出
分
所成的比
;若不存在,请说明理由。
正确答案
解:设菱形的中心为O,以O为原点,对角线AC,BD所在直线分别为x,y轴,建立空间直角坐标系如图3。设BE =" t" (t > 0)
(1)
设平面的法向量为
,则
,令
得
。
设平面
的法向量为
,则
,令
得
。
设二面角的大小为
,则
。
∵ ∴
,
解得£ t £
。
略
在四棱锥中,底面
为菱形,
,
,
,
,
为
的中点,
为
的中点
(Ⅰ)证明:直线;
(Ⅱ)求异面直线AB与MD所成角的大小;
(Ⅲ)求点B到平面OCD的距离。
正确答案
解:作于点P,如图,分别以AB,AP,AO所在直线为
轴建立坐标系
,
(1)
设平面OCD的法向量为,则
即
取,解得
(2)设与
所成的角为
,
,
与
所成角的大小为
(3)设点B到平面OCD的距离为,则
为
在向量
上的投影的绝对值,
由 , 得
.所以点B到平面OCD的距离为
略
(12分)如图,在四棱锥P-ABCD中,底面
ABCD是矩形,PA⊥平面ABCD,AP=AB,
BP=BC=2,E,F分别是PB,PC的中点.
(Ⅰ)证明:EF∥平面PAD;
(Ⅱ)求四棱锥E-ABCD的体积V;
(Ⅲ)求二面角E-AD-C的大小.
正确答案
(1)略
(2)
(3) 45°
解:(Ⅰ)∵E,F分别是PB,PC的中点
∴EF∥BC ……………………1分
∵BC∥AD
∴EF∥AD ……………………2分
∵AD平面PAD,EF
平面PAD
∴EF∥平面PAD ……………………4分
(Ⅱ)(法1)∵AP=AB,BP=2,AP⊥平面ABCD
∴AB=AP= ……………………5分
∵S矩形ABCD=AB·BC=2
∴VP-ABCD=S矩形ABCD·PA=
…6分
∴V=VP-ABCD=
………………8分
(Ⅱ)(法2)连接EA,EC,ED,过E作EG∥PA交AB
于点G
则EG⊥平面ABCD,且EG=PA ………5分
∵AP=AB,PAB=90°,BP=2
∴AP=AB=
,EG=
………6分
∵S矩形ABCD=AB·BC
=2
∴V=S矩形ABCD·EG
= ……………………8分
(Ⅲ)∵PA⊥平面ABCD
∴AD⊥PA
∵ABCD是矩形
∴AD⊥AB
∵AP∩AB=A
∴AD⊥平面ABP
∵AE平面ABP
∴AD⊥AE
∴∠BAE为所求二面角的平面角……11分
∵△ABP是等腰直角三角形,E是PB中点
∴所求二面角为45° ………………12分
(9分)如图,在四棱锥P—ABCD中,底面ABCD为矩形,侧棱PA⊥底面ABCD,AB=,BC=1,PA=2,E为PD的中点.
(1)求直线BE与平面ABCD所成角的正切值;
(2)在侧面PAB内找一点N,使NE⊥面PAC,
并求出N点到AB和AP的距离.
正确答案
(1)直线BE与平面ABCD所成角的正切值.
(2)N点到AB的距离,N点到AP的距离
解:方法一、(1)取AD中点F,连接EF、BF,则EF//PA,
由侧棱PA⊥底面ABCD,∴EF⊥底面ABCD,则∠EBF为BE与
平面ABCD所成角
∴在△EBF中,EF=1,BF=,tan∠EBF=
即直线BE与平面ABCD所成角的正切值.
(2)在面ABCD内过D作AC的垂线交AB于F,则.
连PF,则在Rt△ADF中
设N为PF的中点,连NE,则NE//DF,
∵DF⊥AC,DF⊥PA,∴DF⊥面PAC,从而NE⊥面PAC.
∴N点到AB的距离,N点到AP的距离
、如图所示,棱长为1的正方体中,
,
(1)建立适当的坐标系,求M、N点的坐标。(2)求的长度。(12分)
正确答案
解:(1)以D为坐标原点,分别以、
、
为
、
、
轴建立空间直角坐标系.
……………………………………………6分
(2)
=1………………………………12分
略
(本小题满分14分)在四棱锥P-ABCD中,∠ABC=∠ACD=90°,
∠BAC=∠CAD=60°,PA⊥平面ABCD,E为PD的中点,PA=2AB=2.
(1)求证:PC⊥;
(2)求证:CE∥平面PAB;
(3)求三棱锥P-ACE的体积V.
正确答案
(1)略
(2)略
(3)V=
解:(1)在Rt△ABC中,AB=1,∠BAC=60°,
∴BC=,AC=2.取
中点
,连AF, EF,
∵PA=AC=2,∴PC⊥. (1分)
∵PA⊥平面ABCD,平面ABCD,
∴PA⊥,又∠ACD=90°,即
,
∴,∴
,
∴. (3分)
∴. (4分)
∴PC⊥. (5分)
(2)证法一:取AD中点M,连EM,CM.则
EM∥PA.∵EM 平面PAB,PA
平面PAB,
∴EM∥平面PAB. (7分)
在Rt△ACD中,∠CAD=60°,AC=AM=2,
∴∠ACM=60°.而∠BAC=60°,∴MC∥AB.
∵MC 平面PAB,AB
平面PAB,
∴MC∥平面PAB. (9分)
∵EM∩MC=M,∴平面EMC∥平面PAB.
∵EC平面EMC,∴EC∥平面PAB. (10分)
证法二:延长DC、AB,设它们交于点N,连PN.
∵∠NAC=∠DAC=60°,AC⊥CD,∴C为ND的中点. (7分)
∵E为PD中点,∴EC∥PN. (9分)
∵EC 平面PAB,PN
平面PAB,∴EC∥平面PAB. (10分)
(3)由(1)知AC=2,EF=CD, 且EF⊥平面PAC.
在Rt△ACD中,AC=2,∠CAD=60°,∴CD=2,得EF=. (12分)
则V=. (14分)
(本题14分)已知空间三点A(0,2,3),B(-2,1,6),C(1,-1,5)
⑴求以向量为一组邻边的平行四边形的面积S;
⑵若向量分别与向量
垂直,且
=
,求向量
的坐标。
正确答案
(1)
(2)a=(1,1,1), a=(-1,-1,-1).
解:⑴
∴∠BAC=60°,
⑵设a=(x,y,z),则
解得x=y=z=1或x=y=z=-1,∴a=(1,1,1), a=(-1,-1,-1).
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