- 与二面角有关的立体几何综合题
- 共6题
16.如图,在三棱锥中,已知,,设,
则的最小值为 .
正确答案
2
解析
因为
,所以,所以=,当且仅当时等号成立。
考查方向
解题思路
1)利用向量的加减法将已知向量转化;
2)将向量关系转化为边的关系。
易错点
本题不能将空间的向量问题转化为边角之间的关系解决问题。
知识点
11.已知平面α截一球面得圆M,过圆心M且与α成二面角的平面β截该球面得圆N.若该球面的半径为4,圆M的面积为4,则圆N的面积为( )
正确答案
解析
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知识点
如图,已知正三棱柱—的底面边长是,是侧棱的中点,直线与侧面所成的角为。
(1)求此正三棱柱的侧棱长;
(2)求二面角的余弦值大小.
正确答案
见解析。
解析
(1)设正三棱柱—的侧棱长为,取中点,连。
是正三角形,。
又底面侧面,且交线为。
侧面,连,则直线与侧面所成的角为。
在中,,解得。
此正三棱柱的侧棱长为。
(2)解法一:过作于,连,
侧面。
为二面角的平面角。
在中,,又
, 。
又
在中,。
故二面角的余弦值得大小为。
(2)解法2:
如图,建立空间直角坐标系。
则。
设为平面的法向量。
由 得。
取
又平面的一个法向量
。
结合图形可知,二面角的余弦值大小为。
知识点
如图,在长方体ABCD﹣A1B1C1D1中AA1=AD=1,E为CD中点。
(1)求证:B1E⊥AD1;
(2)在棱AA1上是否存在一点P,使得DP∥平面B1AE?若存在,求AP的行;若存在,求AP的长;若不存在,说明理由。
(3)若二面角A﹣B1E﹣A1的大小为30°,求AB的长。
正确答案
见解析
解析
(1)以A为原点,,,的方向为X轴,Y轴,Z轴的正方向建立空间直角坐标系,如图,
设AB=a,则A(0,0,0),D(0,1,0),D1(0,1,1),E(,1,0),B1(a,0,1)
故=(0,1,1),=(﹣,1,﹣1),=(a,0,1),=(,1,0),
∵•=1﹣1=0
∴B1E⊥AD1;
(2)假设在棱AA1上存在一点P(0,0,t),使得DP∥平面B1AE,此时=(0,﹣1,t)。
又设平面B1AE的法向量=(x,y,z)。
∵⊥平面B1AE,∴⊥B1A,⊥AE,得,取x=1,得平面B1AE的一个法向量=(1,﹣,﹣a)。
要使DP∥平面B1AE,只要⊥,即有•=0,有此得﹣at=0,解得t=,即P(0,0,),
又DP⊈平面B1AE,
∴存在点P,满足DP∥平面B1AE,此时AP=
(3)连接A1D,B1C,由长方体ABCD﹣A1B1C1D1及AA1=AD=1,得AD1⊥A1D。
∵B1C∥A1D,∴AD1⊥B1C。
由(1)知,B1E⊥AD1,且B1C∩B1E=B1。
∴AD1⊥平面DCB1A1,
∴AD1是平面B1A1E的一个法向量,此时=(0,1,1)。
设与所成的角为θ,则cosθ==
∵二面角A﹣B1E﹣A1的大小为30°,
∴|cosθ|=cos30°=即=,解得a=2,即AB的长为2
知识点
已知是底面边长为1的正四棱柱,是和的交点。
(1)设与底面所成的角的大小为,二面角的大小为。求证:;
(2)若点到平面的距离为,求正四棱柱的高。
正确答案
见解析。
解析
设正四棱柱的高为。
(1) 连,底面于,
∴ 与底面所成的角为,即
∵ ,为中点,∴,又,
∴ 是二面角的平面角,即
∴ ,。
(2)
建立如图空间直角坐标系,有
设平面的一个法向量为,
∵ ,取得
∴ 点到平面的距离为,则。
知识点
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