- 空间几何体的结构
- 共7713题
过正方体外接球球心的截面截正方体所得图形可能为 (填序号)①三角形 ②正方形 ③梯形 ④五边形 ⑤六边形
正确答案
②⑤
由对称性可知,所得图形应为中心对称图形②⑤截得。
如图,在四棱锥中,平面
平面
,
,
,
,
是
中点,
是
中点.
(Ⅰ)求证:平面
;
(Ⅱ)求三棱锥的体积.
正确答案
(1)根据线面平行的判定定理来得到证明,关键是证明CE//DF
(2)
试题分析:(1)证明:取PA中点F,连EF,FD
∵E为PB中点 故EFAB 又DC
AB
∴EFDC CEFD为平行四边形
CE//DF DF平面PAD,CE
平面PAD
∴CE//平面PAD 6分
(II) ABCD为直角梯形,AB=2a,CD="BC=" a
∴
PA=PD H为AD中点故 PH⊥AD
平面PAD⊥平面ABCD ∴PH⊥平面ABCD
E为PB中点,故E到平面BCD距离为
12分
点评:主要是考查了棱锥中的性质以及体积公式和线面平行的证明。
如图,在三棱柱ABC-A1B1C1中, CC1⊥底面ABC,AC=BC,M,N分别是CC1,AB的中点.
(1)求证:CN⊥AB1;
(2)求证:CN//平面AB1M.
正确答案
(1)如下(2)如下
试题分析:证明:(1)∵三棱柱ABC-A1B1C1中CC1⊥底面ABC,
∴BB1⊥平面ABC, ∴BB1⊥CN.
∵AC=BC,N是AB的中点,∴CN⊥AB.
又∵AB∩BB1=B,∴CN⊥平面AB B1A1,∴CN⊥AB1.
(2)(方法一)连结A1B交AB1于P.∵三棱柱ABC-A1B1C1,
∴P是A1B的中点.∵M,N分别是CC1,AB的中点,
∴NP // CM,且NP = CM,∴四边形MCNP是平行四边形,
∴CN//MP.∵CN平面AB1M,MP
平面AB1M,
∴CN //平面AB1M.
(方法二)取BB1中点P,连结NP,CP.
∵N,P分别是AB,BB1的中点,∴NP //AB1.
∵NP平面AB1M,AB1
平面AB1M,
∴NP //平面AB1M.同理 CP //平面AB1M.
∵CP∩NP =P,∴平面CNP //平面AB1M.
∵CN平面CNP,∴CN //平面AB1M.
点评:直线与平面平行、垂直的判定定理是常考知识点。在证明时,需结合定理的条件写,不可凭自己的主观意识去写。
如图,在正三棱柱中,已知
在棱
上,且
,若
与平面
所成的角为
,则
为 .
正确答案
.
试题分析:分别取AC,A1C1的中点M,N,连接MN,BM,过D作DH垂直MN垂足为H,则就是
与平面
所成的角,所以
.
点评:找出直线与平面所成的角是解本小题的关键,本小题是利用棱柱的性质分别取AC,A1C1的中点M,N,连接MN,BM,过D作DH垂直MN垂足为H,就可知就是
与平面
所成的角.
如图,在正四棱锥中,
,点
在棱
上。
(Ⅰ)问点在何处时,
,并加以证明;
(Ⅱ)求二面角的余弦值。
正确答案
(1)中点(2)
(Ⅰ)当E为PC中点时,,连接AC,且
,
∵四边形ABCD为正方形,∴O为AC的中点,又E为中点,
∴OE为△ACP的中位线,
∴,又
,∴
.
(Ⅱ)取的中点
,连接
,
,
∵为中点,∴
∥
,即
,又
,
为
中点
,所以
为二面角
的平面角。
在正四棱锥中易得:
,∴
为
,
如图,在三棱锥中,∠
=90°,
,⊥
.
(Ⅰ)求证:⊥;
(Ⅱ)求三棱锥
的体积.
正确答案
(1)取AB中点D,连结PD,CD.
∵AP=BP,
∴PD⊥AB.
∵AC=BC.
∴CD⊥AB.
∵PD∩CD=D.
∴AB⊥平面PCD.
∵PC平面PCD,
∴PC⊥AB. (2)在Rt△ABC中,
AC=BC=2
∴在Rt△PDB中
∴
又∵PC⊥AC,PC⊥AB ,
∴PC⊥平面ABC
∴PC⊥CD
∴
∴
如右图所示,在正三棱柱ABC—A1B1C1中,AB=3,AA1=4,M为AA1的中点,P是BC上一点,且由P沿棱柱侧面经过棱CC1到M的最短路线长为,设这条最短路线与CC1的交点为N.求:
(1)该三棱柱的侧面展开图的对角线长;
(2)PC和NC的长.
正确答案
(1)其对角线长为
.
(2) PC=P1C=2,
NC=.
(1)正三棱柱ABC—A1B1C1的侧面展开图是一个长为9,宽为4的矩形,其对角线长为
.
(2)如右图所示,将侧面BB1C1C绕棱CC1旋转120°使其与侧面AA1C1C在同一平面上,点P运动到点P1的位置,连结MP1,则MP1就是由点P沿棱柱侧面经过棱CC1到点M的最短路线.
设PC=x,则P1C=x.
在Rt△MAP1中,
由勾股定理得(3+x)2+22=29,
求得x=2.∴PC=P1C=2,
∵,∴NC=
.
如图,四边形ABCD为矩形,DA⊥平面ABE,
AE=EB=BC=2,EB⊥平面ACE于点F,且点F在CE上。
(1)求证:AE⊥BE;(2)求三棱锥D—AEC的体积;
(3)设点M在线段AB上,且满足AM=2MB,试在线段CE上确定一点N,使得MN//平面DAE。
正确答案
(Ⅰ)略 (Ⅱ) (Ⅲ)当点N为线段CE上靠近点C的一个三等分点
解(1)证明:则AD⊥平面ABE成AD//BC得BC⊥平面ABE,则AE⊥BC
而BF⊥平面ACE,则BF⊥AE,又BC∩⊥BF=B,则AE⊥平面BCE,又BE平面BCE,故AE⊥BE。…1分
(2)在△ABE中,过点E作EH⊥AB于点H,则EH⊥平面ACD。
由已知及(1)得,
……………………2分
故……………………1分
(3)当点N为线段CE上靠近点C的一个三等分点时,MN//平面ADE。…………1分
取线段BE上靠近点B的一个三等分点G,连接MN,MG,NG
则由得
,则MG//AE GN//BC
由MG平面ADE,AE
平面ADE,则MG//面ADEMG∩NG=G,同理,得GN//面ADE,MG
NG=G平面ADE//面MNG又MN
平面MGN,则MN//平面ADE。
故当点N为线段CE上靠近点C的一个三等分点时,MN//平面ADE。
如图1, E, F,G分别是边长为2的正方形所ABCD所在边的中点,沿EF将ΔCEF截去后,又沿EG将多边形ABEFD折起,使得平面DGEF丄平面ABEG得到如图2所示的多面体.
(1) 求证:FG丄平面BEF;
(2) 求二面角A-BF-E的大小;
(3) 求多面体ADG—BFE的体积.
正确答案
(1)略 (2)(3)
.
(I)易证:FG,再证FG
即可.
(2)本小题易用向量法求解,建立空间直角坐标系后再分别求出平面ABF和平面BFE的法向量,根据法向量的夹角与二面角相等或互补来求二面角.
(3)不规则的几何体求其体积要通过割补法求其体积.本小题可以连结BD、BG将多面体ADG-BFE分割成一个四棱锥B-EFDG和一个三棱锥D-ABG,则多面体的体积= VB-EFDG + VD-ABG.
如图,在三棱柱中,侧棱
底面
,
为
的中点,
,
.
(1)求证:平面
;
(2) 求四棱锥的体积.
正确答案
(1)证明见解析 (2)四棱锥的体积为
.
(1)证明线面平行利用判定定理关键是证线线平行,本题可以证OD//AB1即可.
(2)由于侧棱底面
,所以平面ACC1A1平面ABC,过B作BE垂直AC于E点,则BE垂直平面ACC1A1从而解决了解本题的关键求四棱锥的高
(1)证明:连接,设
与
相交于点
,连接
,
∵ 四边形是平行四边形, ∴点
为
的中点.∵
为
的中点,
∴为△
的中位线,∴
. …… 3分
∵平面
,
平面
,∴
平面
.…… 6分
(2)∵平面
,
平面
,
∴ 平面平面
,且平面
平面
.
作,垂足为
,则
平面
, …… 8分
∵,
,
在Rt△中,
,
…… 10分
∴四棱锥的体积
.
∴四棱锥的体积为
.
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