- 空间几何体的结构
- 共7713题
(本小题满分12分)如图,P是平面ADC外的一点,,
,
,
.
(1)求证:是直线
与平面
所成的角
(2)若,求二面角
的余弦值.
正确答案
(1)证明见解析
(2)
(1)在中,
,
,
,
∴,∴
,………3分
又因为,所以
平面
……5分
∴是直线
与平面
所成的角……………6分
(2)解法一:由(1)得平面
,则
……………………………8分
又∵平面平面
=
,∴
是二面角
的平面角………9分
在中,
,
,
由余弦定理得=
所以,求二面角的余弦值为
………12分
解法二:过点P作于点O,由(1)知
平面
,
平面
∴平面PCD⊥平面CDA,则平面
.……………7分
∵, ∴
………………………………8分
则以O为原点建立如图所示的直角坐标系O-XYZ.
∴O(0,0,0),A(4,2,0),D(0,2,0),P(0,0,),C(0,-2,0) ……9分
设平面PAD的法向量为.
∴,又
,所以
……………10分
又因为平面ACD的法向量为……………11分
∴
因为二面角为锐角,则二面角
的余弦值是
…………12分
在四面体PABC中,已知PA=PB=PC=AB=AC=,BC=
,则P-ABC的体积V的取值范围是_____________。
正确答案
(0,
取PA中点M,连BM,CM,则BMC就是二面角B-PA-C的平面角,且PA
平面MBC,令
BMC=
,则V=
如果一条直线与两个平等平面中的一个相交,那么它与另一个也相交.
如图,已知,
,求证
与
相交.
正确答案
证明见答案
如图,在上取一点
,过
和
作平面
,
由于与
有公共点
,与
有公共点
,
所以,与
,
都相交.
设,
,
因为,所以
.
又因为,
,
都在平面
内,且
与
相交于点
,
所以与
相交.
所以与
相交.
一个多面体的直观图和三视图如图所示,其中M、G分别是AB、DF的中点。
(1) 在AD上(含A、D端点)确定一点P,使得GP//平面FMC;
(2) 一只苍蝇在几何体ADF-BCE内自由飞翔,求它飞入几何体F-AMCD内的概率。
正确答案
(Ⅰ)略(Ⅱ)
:由三视图可得直观图为直三棱柱且底面ADF中AD⊥DF,DF=AD=DC
(1)点P在A点处 证明:取DC中点S,连接AS、GS、GA
∵G是DF的中点,GS//FC,AS//CM
∴面GSA//面FMC,而GA面GSA…………9分
(2)
所以概率为
…………12分
两个不重合的平面可以把空间分成________部分.
正确答案
三或四
两平面平行时,把空间分成三部分.两平面相交时,把空间分成四部分.
(12分)
在三棱锥中,△ABC是边长为4的正三角形,平面
,
,M、N分别为AB、SB的中点。
(1)证明:;
(2)求二面角N-CM-B的大小;
(3)求点B到平面CMN的距离。
正确答案
解:(1)取AC中点P,由知:
连接BP,由△ABC为正三角形知:
又
(2)由(1)知:,又平面
,取BP中点Q,连结NQ
又N为SB中点
,而
,
过Q作,连结NK,
则即为二面角N-CM-B的平面角
设CM交BP于O,则,
所以二面角N-CM-B的大小为。
(3)由(2)知:
设B到平面CMN的距离为d,则
,
点B到平面CMN的距离为
。
略
如图,已知三棱柱ABC﹣A1B1C1中,AA1⊥平面ABC,AB=BC,∠ABC=90°,D为AC中点.
(1)求证:BD⊥AC1 ;
(2)若AB=,AA1=
,求AC1与平面ABC所成的角.
正确答案
60°
(1)证明:∵AA1⊥平面ABC,∴AA1⊥BD
又∵AB=BC,D为AC中点,∴AC⊥BD
∴BD⊥平面ACC1 A1 ∴BD⊥AC1 ……………………4分
(2)∵AA1⊥平面ABC,∴CC1⊥平面ABC
∴AC1与平面ABC所成的角为∠C1AC
∵AB=BC,∠ABC=90°,AB=,∴AC=2
又AA1=,∴CC1=
∴tan∠C1AC=,∴∠C1AC=60°.……… 8分
(本小题满分12分)如图4,四棱锥P—ABCD中,底面ABCD是直角梯形,AB//CD,,AB=AD=2CD,侧面
底面ABCD,且
为等腰直角三角形,
,M为AP的中点。
(1)求证:
(2)求证:DM//平面PCB;
(3)求平面PAD与平面PBC所成锐二面角的大小。
正确答案
同解析
解法一:(1)取的中点
,连结
.
,
…………2分
,且
,
是正三角形,
,又
,
平面
.
. …………4分
(2)取的中点
,连结
.
分别为
的中点,
,且
.
∵四边形是直角梯形,
且
,
且
. …………6分
∴四边形是平行四边形.
.
平面
,
平面
平面
. …………8分
(3)延长与
交点为
,连结
.
过作
于一定
,
连结,则
.
为平面
与平面
所成锐二面角的平面角. …………0分
设,则
,
.
又因为,
平面
与平面
所成锐二面角的大小为
. …………12分
解法二:(1)同解法一
(2) ∵侧面底面
,
又,
底面
.
.
∴直线两两互相垂直,
故以为原点,直线
所在直线为
轴、
轴和
轴建立如图所示的空间直角坐标系
.
设,则可求得
,
.
.
设是平面
的法向量,则
且
.
取,得
. …………6分
是
的中点,
.
.
.
.
平面
,
平面
. ………………………8分
(3)又平面
的法向量
,
设平面与平面
所成锐二面角为
,
则,…………10分
平面
与平面
所成锐二面角的大小为
.…………12分
如图,在四棱锥中,底面
是正方形,
底面
,
, 点
是
的中点,
,且交
于点
.
(I)求证:平面
;
(II)求二面角的余弦值大小;
(III)求证:平面⊥平面
.
正确答案
(Ⅰ)证明见解析(II)二面角的余弦值为
.(III)证明见解析
(Ⅰ)证明:连结交
于
,连结
.
是正方形,∴
是
的中点. ----------1分
是
的中点,∴
是
的中位线. ∴
. ----------2分
又∵平面
,
平面
,----------3分
∴平面
.------------------4分
(II)如图,以A为坐标原点,建立空间直角坐标系,
由故设
,则
. ----------6分
底面
,
∴是平面
的法向量,
.----------7分
设平面的法向量为
,
,
则 即
∴ 令
,则
. ----------9分
∴,
∴二面角的余弦值为
.------------------10分
(III),
,
----------11分
又
且
.----------12分
. 又
平面
----------13分
∴平面⊥平面
. ------------------14分
(12分)如图,四棱锥P—ABCD的底面是正方形,PD⊥底面ABCD,点E在棱PB上。
(1)求证:平面AEC⊥PDB;
(2)当PD=AB且E为PB的中点时,求AE与平面PDB所成角的大小。
正确答案
(1)证明:见解析;(2)AE与面PDB所成角的大小为45°。
本题主要考查了直线与平面垂直的判定,以及直线与平面所成的角,考查空间想象能力、运算能力和推理论证能力,属于基础题.
(Ⅰ)欲证平面AEC⊥平面PDB,根据面面垂直的判定定理可知在平面AEC内一直线与平面PDB垂直,而根据题意可得AC⊥平面PDB;
(Ⅱ)设AC∩BD=O,连接OE,根据线面所成角的定义可知∠AEO为AE与平面PDB所的角,在Rt△AOE中求出此角即可.
(1)证明:∵底面ABCD是正方形
∴AC⊥BD
又PD⊥底面ABCD
PD⊥AC
(2)解:设AC与BD交于O点,连接EO
则易得∠AEO为AE与面PDB所成的角
∵E、O为中点 ∴EO=PD ∴EO⊥AO
∴在Rt△AEO中 OE=PD=
AB=AO
∴∠AEO=45° 即AE与面PDB所成角的大小为45°
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