- 直线与平面垂直的判定与性质
- 共118题
19.已知正方体,,为棱的中点。
(1)求异面直线与所成角的大小(结果用反三角表示);
(2)求四面体的体积。
正确答案
(1)由知,
就是异面直线与所成角.
连接,在中,,
所以.
即异面直线与所成的角为;
(利用空间向量同样给分)
(2)算出的面积
到平面的距离就是三棱锥的高,.
该四面体的体积.
解析
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知识点
如图,在四棱锥A—BCDE中,平面平面;,,,。
(1)证明:平面;
(2)求直线与平面ABC所成的角的正切值。
正确答案
见解析
解析
证明:(1)连接,在直角梯形中,由,,得
由,得,即
又平面平面,从而平面
(2)在直角梯形中,由,得,
又平面平面,所以平面
做,与延长线交于,连接,则平面,所以是直线与平面所成的角
在中,由,得;
在中,由,得;
在中,由,得;
所以,直线与平面所成的角的正切值是
知识点
如图5,AB是圆O的直径,点C是弧AB的中点,点V是圆O所在平面外一点,是AC的中点,已知,.
(1)求证:OD//平面VBC;
(2)求证:AC⊥平面VOD;
(3)求棱锥的体积.
正确答案
见解析。
解析
(1)∵ O、D分别是AB和AC的中点,∴OD//BC .
又面VBC,面VBC,∴OD//平面VBC.
(2)∵VA=VB,O为AB中点,∴.
连接,在和中,,
∴≌VOC ,∴=VOC=90, ∴.
∵, 平面ABC, 平面ABC, ∴VO⊥平面ABC.
∵平面ABC,∴.
又∵,是的中点,∴.
∵VO平面VOD,VD平面VOD,,∴ AC平面DOV.
(3)由(2)知是棱锥的高,且.
又∵点C是弧的中点,∴,且,
∴三角形的面积,
∴棱锥的体积为,
故棱锥的体积为.
知识点
如图,已知⊥平面,∥,=2,且是
的中点。。
(1)求证:∥平面;
(2)求证:平面BCE⊥平面;
(3)求此多面体的体积
正确答案
见解析。
解析
(1)取CE中点P,连结FP、BP,∵F为CD的中点, ∴FP∥DE,且FP=
又AB∥DE,且AB= ∴AB∥FP,且AB=FP,
∴ABPF为平行四边形,∴AF∥BP,
又∵AF平面BCE,BP 平面BCE, ∴AF∥平面BCE
(2)∵,所以△ACD为正三角形,∴AF⊥CD
∵AB⊥平面ACD,DE//AB ∴DE⊥平面ACD 又AF平面ACD
∴DE⊥AF 又AF⊥CD,CD∩DE=D
∴AF⊥平面CDE 又BP∥AF ∴BP⊥平面CDE
又∵BP平面BCE ∴平面BCE⊥平面CDE
(3)此多面体是一个以C为定点,以四边形ABED为底边的四棱锥,
,等边三角形AD边上的高就是四棱锥的高
知识点
各项均为正数的等比数列满足,若函数
的导数为,则 。
正确答案
解析
略。
知识点
如图3,在四棱锥中,底面ABCD是边长为2的菱形,且DAB=60. 侧面PAD为正三角形,其所在的平面垂直于底面ABCD,G为AD边的中点.
(1)求证:BG平面PAD;
(2)求三棱锥G—CDP的体积;
(3)若E为BC边的中点,能否在棱PC上找到一点F,使平面DEF平面ABCD,并证明你的结论.
正确答案
见解析。
解析
证明:连结BD.
因为ABCD为棱形,且∠DAB=60°,所以ABD为正三角形.
又G为AD的中点,所以BG⊥AD.
又平面PAD⊥平面ABCD,平面PAD∩平面ABCD=AD,
∴BG⊥平面PAD.
(2)因为G为正三角形PAD的边AD的中点,所以PGAD.
又平面PAD⊥平面ABCD,平面PAD∩平面ABCD=AD,
所以PG⊥平面ABCD.
因为正三角形PAD的边长为2,所以.
在CDG中,CD=2,DG=1,∠CDG=120°,
所以.
故.
(3)当F为PC的中点时,平面DEF⊥平面ABCD.
取PC的中点F,连结DE,EF,DF,CG,且DE与CG相交于H.
因为E、G分别为BC、AD的中点,所以四边形CDGE为平行四边形.
故H为CG的中点. 又F为CP的中点,所以FH//PG.
由(2),得PG平面ABCD,所以FH平面ABCD.
又FH平面DEF,所以平面DEF⊥平面ABCD.
知识点
如图,四棱锥P﹣ABCD中,底面ABCD为矩形,PA⊥平面ABCD,E为PD的中点。
(1)证明:PB∥平面AEC;
(2)设AP=1,AD=,三棱锥P﹣ABD的体积V=,求A到平面PBC的距离。
正确答案
见解析。
解析
(1)证明:设BD与AC 的交点为O,连结EO,∵ABCD是矩形,∴O为BD的中点
∵E为PD的中点,∴EO∥PB,EO⊂平面AEC,PB⊄平面AEC∴PB∥平面AEC;
(2)∵AP=1,AD=,三棱锥P﹣ABD的体积V=,∴V==,
∴AB=,作AH⊥PB角PB于H,由题意可知BC⊥平面PAB∴BC⊥AH,故AH⊥平面PBC。
又,A到平面PBC的距离
知识点
如图,四棱锥的底面是正方形,平面,,
(1)求证:;
(2)求异面直线与所成的角的大小.
正确答案
见解析
解析
(1)∵⊥平面
平面
∴CD⊥SD
又四边形ABCD是正方形,∴CD⊥AD
∴CD⊥平面SDA
平面
∴SA⊥CD.
(2)∵‖CD
∴或其补角是异面直线与所成角
由(1),BA⊥平面SDA,∴△SAB是直角三角形.
故异面直线SB与CD所成角的大小为.
知识点
如图,已知四棱锥中,平面,底面是直角梯形,
且.
(1)求证:平面;
(2)求证:平面;
(3)若是的中点,求三棱锥的体积.
正确答案
见解析。
解析
(1)
底面是直角梯形,且,
,
又平面
平面
∴∥平面
(2), ,
则
∴
平面 ,平面
∴
又
∴平面
(3)在直角梯形中,过作于点,
则四边形为矩形,
在中可得
故
∵是中点,
∴到面的距离是到面距离的一半
∴
知识点
图4,PA垂直于⊙O所在平面ABC,AB为⊙O的直径,PA=AB=2,,C是弧AB的中点.
(1)证明:BC平面PAC;
(2)证明:CFBP;
(3)求四棱锥C—AOFP的体积.
正确答案
见解析。
解析
(1)
证明:∵PA⊥平面ABC,BC⊥平面ABC,
∴BC⊥PA.
∵△ACB是直径所对的圆周角,
∴,即BCAC.
又∵,∴平面.
(2)证明:∵PA⊥平面ABC,OC⊥平面ABC,
∴OC⊥PA.
∵C是弧AB的中点,
∴△ABC是等腰三角形,AC=BC,
又O是AB的中点,∴OC⊥AB.
又∵,∴平面,又平面,
∴.
设BP的中点为E,连结AE,则,
∴.
∵,∴平面. 又平面,∴.
(3)解:由(2)知平面,∴是三棱锥的高,且.
又∵,
∴
又∵
∴四棱锥的体积
知识点
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