- 空间几何体的结构
- 共7713题
如图,棱锥P—ABCD的底面ABCD是矩形,PA⊥平面ABCD,PA=AD=2,BD=.
(Ⅰ)求证:BD⊥平面PAC;
(Ⅱ)求二面角P—CD—B的大小;
(Ⅲ)求点C到平面PBD的距离.
正确答案
(1)略
(2)q = 450
(3)
解:(Ⅱ)由(Ⅰ)得.
设平面PCD的法向量为,则
,
即,∴
故平面PCD的法向量可取为
∵PA⊥平面ABCD,∴为平面ABCD的法向量.
设二面角P—CD—B的大小为q,依题意可得,∴q = 450 .
(Ⅲ)由(Ⅰ)得,设平面PBD的法向量为
,
则,即
,∴x=y=z,
故平面PBD的法向量可取为.
∵,∴C到面PBD的距离为
如图,用一付直角三角板拼成一直二面角A—BD—C,若其中给定 AB="AD" =2,,
,
(Ⅰ)求三棱锥A-BCD的体积;
(Ⅱ)求点A到BC的距离.
正确答案
(Ⅰ)
(Ⅱ)
略
(本题满分12分)
如图,在直三棱柱中,
,
,
是
的中点.
(Ⅰ)在线段上是否存在一点
,使得
⊥平面
?若存在,找出点
的位置幷证明;若不存在,请说明理由;
(Ⅱ)求平面和平面
所成角的大小
正确答案
(Ⅰ)略
(Ⅱ)
解:(Ⅰ)根据题意CA、CB、CC1两两互相垂直
如图:以C为原点, CA、CB、CC1所在直线分别为x轴、y轴、z轴建立空间直角坐标系
设AC=BC=CC1=a,则,
,
假设在上存在一点N,使
⊥平面
,设
所以,
,
由,
,得:
N在线段
的中点处
---------------------
--(6分)
(Ⅱ)由(Ⅰ)知MN⊥平面A1BC,则平面A1BC的一个法向量为分
取AB中点D,连接CD,易证CD⊥平面A1AB
A1AB的一个法向量
-----------------
-(8分)
所以面和面
所成的角为
. -----------------(12分)
(本小题满分12分)
如图,在棱长为1的正方体ABCD-A1B1C1D1中.
(1)求证:AC⊥平面B1BDD1;
(2)求三棱锥B-ACB1体积.
正确答案
(1)证明略
(2)
解:(1)∵⊥平面ABCD,∴AC⊥
又∵BD⊥AC,且,BD是平面
上的两条相交直线
∴AC⊥平面
(2)
(本小题共14分)
三棱柱中,侧棱与底面垂直,
,
,
分别是
,
的中点.
(Ⅰ)求证:平面
;
(Ⅱ)求证:平面
;
(Ⅲ)求三棱锥的体积.
正确答案
(Ⅰ)证明: 连结,
,
是
,
的中点
.
又平面
,
平面
.
--------------------4分
(Ⅱ)三棱柱
中,侧棱与底面垂直,
四边形
是正方形.
.
.
连结,
.
,又
中
的中点,
.
与
相交于点
,
平面
. --------------------9分
(Ⅲ)由(Ⅱ)知是三棱锥
的高.
在直角中,
,
.
又.
. --------------------14分
略
(本题满分14分)
如图,圆锥的顶点是S,底面中心为O.OC是与底面直径AB垂直的一条半径,D是母线SC的中点.
(1)求证:BC与SA不可能垂直.
(2)设圆锥的高为4,异面直线AD与BC所成角的余弦值为,求圆锥的体积.
正确答案
(1)见解析
(2)
(1)
证法一:反证法:若,连AC,由AB是直径
则,所以
平面
…………2分
则…………3分
又圆锥的母线长相等,是等腰三角形SBC的底角,
则是锐角 …………4分
与矛盾,所以BC与SA不垂直 …………6分
证法二:建立如图坐标系,设圆锥的高为,底面
半径为
,则
,
3分
…………5分
所以与SA不垂直 …………6分
(2)建立如图坐标系,设底面半径为,由高为4。则
,则
,
8分
…………….10
解得 …….12分
所以………… 14分
(文科做)(本题满分14分)如图,在长方体
ABCD—A1B1C1D1中,AD=AA1=1,AB=2,点E在棱AB上移动.
(1)证明:D1E⊥A1D;
(2)当E为AB的中点时,求点E到面ACD1的距离;
(3)AE等于何值时,二面角D1—EC-D的大小为.
(理科做)(本题满分14分)
如图,在直三棱柱ABC – A1B1C1中,∠ACB = 90°,CB = 1,
CA =,AA1 =
,M为侧棱CC1上一点,AM⊥BA1.
(Ⅰ)求证:AM⊥平面A1BC;
(Ⅱ)求二面角B – AM – C的大小;
(Ⅲ)求点C到平面ABM的距离.
正确答案
、(文)解法一(1)∵AE⊥平面AA1DD1,A1D⊥AD1,∴D1E⊥A1D.
(2)设点E到面ACD1的距离为h,在△ACD1中,AC=CD1=,AD1=
,故
(3)过D作DH⊥CE于H,连D1H、DE,则D1H⊥CE,∴∠DHD1为二面角D1—EC—D的平面角.设AE=x,则BE=2-x,
(3)设平面D1EC的法向量
,
由 令b="1," ∴c=2,a=2-x,∴
依题意
∴
(不合,舍去),
∴AE=
时,二面角D1—EC—D的大小为
.
(Ⅲ)设点C到平面ABM的距离为h,易知BO =
,可知S△ABM =
· AM · BO =
×
∵VC – ABM = VM – ABC ∴
hS△ABM =
MC ·S△ABC
∴h = ∴点C到平面ABM的距离为
解法二:(Ⅰ)同解法一
(Ⅱ)如图以C为原点,CA,CB,CC1所在直线
分别为x轴,y轴,z轴,建立空间直角坐标系,
则A (,0,0),A1(
,0,
),B (0,1,0),
设M (0,0,z1) ∵AM⊥BA1.
∴,即– 3 + 0 +
z1 = 0,故z1 =
,所以M (0,0,
)
设向量m = (x,y,z)为平面AMB的法向量,则m⊥,m⊥
,则
即
,令x = 1,平面AMB的一个法向量为m = (1,
,
),显然向量
是平面AMC的一个法向量
cos < m,,易知,m与
所夹的角等于二面角B—AM—C的大小,故所求二面角的大小为45°.(Ⅲ)所求距离为:
, 即点C到平面ABM的距离为
略
如图,点P是边长为1的菱形ABCD外一点,,E是CD的中点,
(1)证明:平面平面PAB;
(2)求二面角A—BE—P的大小。
正确答案
(1)如图,连结BD,由四边形ABCD是菱形且知,
BCD是等边三角形,
E是CD的中点,
而AB//CD,
又平面ABCD,
而呵呵平面PAB。
又平面PAB。
(2)由(1)知,平面PAB,所以
又是二面角A—BE—P的平面角
平面ABCD,
在
故二面角A—BE—P的大小是
略
已知两条不同直线、
,两个不同平面
、
,给出下列命题:
①若垂直于
内的两条相交直线,则
⊥
;
②若∥
,则
平行于
内的所有直线;
③若,
且
⊥
,则
⊥
;
④若,
,则
⊥
;
⑤若,
且
∥
,则
∥
.
其中正确命题的序号是 .(把你认为正确命题的序号都填上)
正确答案
略
如图,平面PCBM⊥平面ABC,∠PCB=90°,PM∥BC,直线AM与直线PC所成的角为60°,又AC=1,BC=2PM=2,∠ACB="90° "
(1)求证:AC⊥BM;
(2)求二面角M-AB-C的余弦值
(3求P到平面MAB的距离
正确答案
(1)证明略
(2)
(4)
面
┅┅┅┅2分
如图以为原点建立空间直角坐标系
.
设,有
,
,
.
,
由直线与直线
所成的角为60°,得
即,解得
.┅┅┅5分
(1)∴,
,
得┅┅┅6分
∴,
(2)设平面的一个法向量为
,则
由,取
,得
┅┅┅┅8分
取平面的一个法向量为
则┅┅┅┅10分
由图知二面角的大小的余弦值为
┅┅┅┅11分
(3) 故P到平面MAB的距离为
┅┅┅┅13分
扫码查看完整答案与解析