- 空间几何体的结构
- 共7713题
如图,在侧棱垂直底面的四棱柱ABCD-A1B1C1D1中,AD∥BC,AD⊥AB,AB=。AD=2,BC=4,AA1=2,E是DD1的中点,F是平面B1C1E与直线AA1的交点.
(1)证明:(i)EF∥A1D1;
(ii)BA1⊥平面B1C1EF;
(2)求BC1与平面B1C1EF所成的角的正弦值.
正确答案
(3)
(1)证明:(i)
(ii)由(i)知F为
(2)由(ii)的证明可知
【考点定位】该题主要考查平行关系,垂直关系的证明与空间线面角的计算,是常考考点,解法不失常用性
如图所示,圆柱的高为2,底面半径为,AE、DF是圆柱的两条母线,过
作圆柱的截面交下底面于
.
(1)求证:;
(2)若四边形ABCD是正方形,求证;
(3)在(2)的条件下,求二面角A-BC-E的平面角的一个三角函数值。
正确答案
(1)见解析 (2)见解析 (3)
第一问中,利用由圆柱的性质知:AD平行平面BCFE
又过作圆柱的截面交下底面于
.
∥
又AE、DF是圆柱的两条母线
∥DF,且AE=DF
AD∥EF
第二问中,由线面垂直得到线线垂直。四边形ABCD是正方形 又
BC、AE是平面ABE内两条相交直线
第三问中,设正方形ABCD的边长为x,则在
在
由(2)可知:为二面角A-BC-E的平面角,所以
证明:(1)由圆柱的性质知:AD平行平面BCFE
又过作圆柱的截面交下底面于
.
∥
又AE、DF是圆柱的两条母线
∥DF,且AE=DF
AD∥EF
(2) 四边形ABCD是正方形
又
BC、AE是平面ABE内两条相交直线
(3)设正方形ABCD的边长为x,则在
在
由(2)可知:为二面角A-BC-E的平面角,所以
若点P直线l , 则由点P和直线l确定的平面的个数是
正确答案
1
解:过直线和直线外一点,有且只有一个平面,这是确定平面的一个方法。
(10分)正方体ABCD—A1B1C1D1中,G、H分别是BC、CD的中点,求证D1、B1、G、H四点在同一个平面内。
正确答案
(10分)在四棱锥P—ABCD中,底面ABCD是a的正方形,PA⊥平面ABCD,
且PA=2AB
(1)求证:平面PAC⊥平面PBD;
(2)求二面角B—PC—D的余弦值.
正确答案
解:(Ⅰ)证明:∵PA⊥平面ABCD ∴PA⊥BD
∵ABCD为正方形 ∴AC⊥BD
∴BD⊥平面PAC又BD在平面BPD内,
∴平面PAC⊥平面BPD 6分
(Ⅱ)解法一:在平面BCP内作BN⊥PC垂足为N,连DN,
∵Rt△PBC≌Rt△PDC,由BN⊥PC得DN⊥PC;
∴∠BND为二面角B—PC—D的平面角,
在△BND中,BN=DN=,BD=
∴cos∠BND =
圆锥的底面半径为R,高为H,一正方体的一个面在圆锥的底面内,它所对的面的四个顶点都在圆锥的侧面上,求正方体的棱长.
正确答案
设正方体的棱长是a,
思路分析:该题目的关键是选好恰当的角度,用一个平面去截这个组合体,将其主要的已知与未知元素集中在一个平面图形内,即化立体问题为平面问题.
解:如上图,过正方体的对角面作一个截面,截正方体为一个矩形,截圆锥为一个等腰三角形,设正方体的棱长是a,则这个矩形的长是2a,∴.解得.
→点拨提示:对组合体的计算,注意分析由哪几个几何体组成,然后将空间问题平面化,找好度量关系.轴截面有助于找出各种量之间的关系,因此,在解答有关组合体的问题时,应先作出组合体的轴截面.
知识点:简单几何体和球
如图,矩形ABCD所在的平面,M,N分别为AB,PC的中点。求证:
平面
正确答案
见解析
【错解分析】在描述条件中,容易忽视。
【正解】取PD中点E,连结AE,EN,则有,
为平行四边形,
(本小题满分12分)
(如右图) 在正方体ABCD-A1B1C1D1中,
(1)证明:平面AB1D1∥平面BDC1
(2)设M为A1D1的中点,求直线BM与平面BB1D1D所成角的正弦值.
正确答案
(1)(略) (2)
对于第一问先在平面AB1D1找两条相交直线AB1,AD1分别平行于平面BDC1
由面面平行的判定定理就可以证明平面AB1D1∥平面BDC1;第二问过M点作的垂线交
于点E,连接BE,可证∠MBE为线BM与平面BB1D1D所成角,然后解三角形求出角的正弦值。
由一个平面多边形沿某一方向平移形成的空间几何体叫做
正确答案
棱柱
解:棱柱的定义,可以理解为一个平面图形,在某个方向上的平移后的得到的空间几何体。
(本题满分12分)
在直角梯形PBCD中,,A为PD的中点,如下左图。将
沿AB折到
的位置,使
,点E在SD上,且
,如下右图。
(1)求证:平面ABCD;
(2)求二面角E—AC—D的正切值;
(3)在线段BC上是否存在点F,使SF//平面EAC?若存在,确定F的位置, 若不存在,请说明理由。
正确答案
,F(2,1,0)为BC的中点
解法一:(1)证明:在上左图中,由题意可知,
为正方形,
所以在上右图中,,
四边形ABCD是边长为2的正方形,
因为,AB
BC,
所以BC平面SAB, (2分)
又平面SAB,
所以BCSA,
又SAAB,
所以SA平面ABCD, (4分)
(2)在AD上取一点O,使
,连接EO。
因为,所以EO//SA
所以EO平面ABCD,
过O作OHAC交AC于H,连接EH,
则AC平面EOH,
所以ACEH。
所以为二面角E—AC—D的平面角,
在中,
,
即二面角E—AC—D的正切值为
(9分)
(3)当F为BC中点时,SF//平面EAC,
理由如下:取BC的中点F,连接DF交AC于M,
连接EM,AD//FC,
所以,又由题意
SF//EM,又平面EAC,
所以SF//平面EAC,即当F为BC的中点时,
SF//平面EAC (12分)
解法二:(1)同方法一(4分)
(2)如图,以A为原点建立直角坐标系,
A(0,0,0),B(2,0,0),C(2,2,0),D(0,2,0),S(0,0,2),E(0,)
易知平面ACD的法向为
设平面EAC的法向量为
由,
所以,可取
所以 (7分)
所以
所以
即二面角E—AC—D的正切值为 (9分)
(3)设存在,
所以SF//平面EAC,
设
所以,由SF//平面EAC,
所以,所以
0,
即,即F(2,1,0)为BC的中点 (12分)
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