- 直线与平面垂直的判定与性质
- 共169题
如图,四棱锥中,
,
,
,且
.
(1)求证:面面
;
(2)求平面与平面
所成锐二面角的余弦值.
正确答案
见解析
解析
(1)证明:取中点O,连PO、AO.
由PB=PD=,BD=2可知
为等腰直角三角形,
则而PA=
,故
,
又,则
,
故面
(2)如图,按建立坐标系,则
,
,
,设面PAB的法向量为
,
由,得:
,
令,则
又,
则
设平面PBC的法向量为,由
,
,
令则
.
则,
.
则.
故平面与平面
所成锐二面角的余弦值为
-
知识点
如图,在三棱柱ABC-A1B1C1中,已知侧面
,AB=BC=1,BB1=2,∠BCC1=
。
(1)求证:C1B⊥平面ABC;
(2)设=(0≤≤1),且平面AB1E与BB1E所成的锐二面角的大小为30°,试求的值。
正确答案
见解析
解析
(1)因为侧面
,
侧面
,故
,
在中,
由余弦定理得:
,
所以, ……3 分
故,所以
,而
平面
.……5分
(2)由(1)可知,两两垂直.以
为原点,
所在直线为
轴建立空间直角坐标系
. 则
,
,
. ……7分
所以,所以
,
则.设平面
的法向量为
,
则由,得
,即
,
令,则
是平面
的一个法向量.……10分
侧面
,
是平面
的一个法向量,
.
两边平方并化简得,
所以=1或
(舍去).…………12分
知识点
如图,在底面为直角梯形的四棱锥中
,
平面
,
,
,
。
(1)求证:;
(2)求直线与平面
所成的角;
(3)设点在棱
上,
,若
∥平面
,求
的值。
正确答案
见解析。
解析
【方法一】(1)证明:由题意知 则
(4分)
(2)∵∥
,又
平面
.
∴平面平面
.
过作
//
交
于
过点作
交
于
,则
∠为直线
与平面
所成的角。
在Rt△中,∠
,
,
∴,∴∠
.
即直线与平面
所成角为
. (8分)
(3)连结,∵
∥
,∴
∥平面
.
又∵∥平面
,
∴平面∥平面
,∴
∥
.
又∵
∴∴
,即
(12分)
【方法二】如图,在平面ABCD内过D作直线DF//AB,交BC于F,分别以DA、DF、DP所在的直线为x、y、z轴建立空间直角坐标系.
(1)设,则
,
∵,∴
. (4分)
(2)由(1)知.
由条件知A(1,0,0),B(1,,0),
.
设,
则
即直线
为
. (8分)
(3)由(2)知C(-3,,0),记P(0,0,a),则
,
,
,
,
而,所以
,
=
设为平面PAB的法向量,则
,即
,即
.
进而得
,
由,得
∴
(12分)
知识点
如图,四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是直角梯形,CD⊥平面PAD,BC∥AD,PA=PD,O,E分别为AD,PC的中点,PO=AD=2BC=2CD。
(1)求证:AB⊥DE;
(2)求二面角A-PC-O的余弦值。
正确答案
见解析
解析
解析:解法一:
(1)设,连接
,
分别是
、
的中点,则
, ……1分
已知平面
,
平面
,所以平面
平面
,
又,
为
的中点,则
,
而平面,所以
平面
,
所以平面
,
又平面
,所以
; ……3分
在中,
,
;
又,所以
平面
,
又平面
,所以
. ……6分
(2)在平面内过点
作
交
的延长线于
,连接
,
,
因为平面
,
所以平面
,
平面平面
,
所以平面
,
平面
,所以
;
在中,
,
是
中点,
故;
所以平面
,则
。
所以是二面角
的平面角。
……10分
设,
而,
,则
,
所以二面角的余弦值为
, ……12分
解法二:
(1)因为平面
,
平面
,所以平面
平面
,
又,
是
的中点,则
,且平面
,
所以平面
, ……2分
如图,以O为原点,以分别为
轴、
轴、
轴的正方向建立空间直角坐标系。
……4分
,
,所以
,……6分
(2),
,
设平面的法向量为
,
则
令,得
, ……8分
又,
,
所以平面的法向量
, ……10分
,
所以二面角的余弦值为
, ……12分
知识点
如图,四棱锥P-ABCD中,,
,
,
,
是
的中点。
(1)求证:;
(2)求二面角的平面角的正弦值。
正确答案
见解析。
解析
(1)证明:底面
,
又,
,故
面
面
,故
…………………………… 4分
又,
是
的中点,故
从而面
,故
易知,
故面
……………………………… 6分
(2)如图建立空间直角坐标系,设,则
、
、
、
,
,从而
,
,…8分
设为平面
的法向量,
则可以取
……………………9分
又为平面
的法向量,若二面角
的平面角为
则 ……………………11分
因此。……………………12分
知识点
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