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题型:简答题
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简答题 · 12 分

在直三棱柱中,底面是边长为2的正三角形,是棱的中点,且.

(1)试在棱上确定一点,使平面

(2)当点在棱点时,求直线与平面所成角的大小的正弦值。

正确答案

见解析

解析

解法一:(1)由于平面平面

所以,所以

是菱形,因此,所以平面

(2)设,作,连接

由(1)知平面,即平面,所以

,因此,所以为二面角的平面角

中,,故直角边

又因为中斜边 因此中斜边

所以,所以所求余弦值为

解法二:如图,取的中点,则

因为,所以,又平面

轴建立空间直角坐标系,

(1) 由 , 

,从而平面

(2)由(1)知平面的一个法向量为

再设平面的法向量为

所以,设,则

因此所求余弦值为

知识点

直线与平面垂直的判定与性质
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题型:简答题
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简答题 · 12 分

如图,几何体中,四边形为菱形,
,面∥面,都垂直于面,且的中点,的中点.

(1)求证:为等腰直角三角形;

(2)求二面角的余弦值.

正确答案

见解析

解析

(1)连接,交,因为四边形为菱形,,所以

因为都垂直于面,,又面∥面,

所以四边形为平行四边形 ,则………………………………………2分

因为都垂直于面,则

…4分

所以

所以为等腰直角三角形          ………………………………………………………5分

(2)取的中点,因为分别为的中点,所以

分别为轴建立坐标系,

所以 ……………………7分

设面的法向量为

,即

,则 ……………………………………………………………………9分

设面的法向量为

,则  …………………………………………………………11分

,则二面角的余弦值为 …………12分

知识点

平面与平面平行的判定与性质直线与平面垂直的判定与性质线面角和二面角的求法
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题型:简答题
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简答题 · 12 分

如图,已知

(1)在线段上找一点M,使

(2)求由面与面所成角的二面角的正切值。

正确答案

(1)M为PC的中点

(2)

解析

(1)M为PC的中点,设PD中点为N,

则MN=CD,且MN//CD,∴MN=AB,MN//AB

∴ABMN为平行四边形,∴BM//AN,

又PA=AD,∠PAD=90

∴AN⊥PD,

又CD⊥AN,

∴AN⊥面PCD,

∴BM⊥面PCD

(2)延长CB交DA于E,

∵AB=CD,

AB//CD

∴AE=AD=PA,∴PD⊥PE

又∴PE⊥CD,∴PE⊥面PCD,

∴∠CPD为二面角C-PE-D的平面角;PD=AD,CD=2AD;

∴tan∠CPD=

知识点

直线与平面垂直的判定与性质线面角和二面角的求法
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题型:简答题
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简答题 · 14 分

已知在四棱锥P -ABCD中底面ABCD是平行四边形,PA⊥平面ABCD,PA=AB=1。AD=2,∠BAD= 120°,E,F,G,H分别是BC,PB,PC,AD的中点

(1)求证:PH∥平面GED;

(2)过点F作平面,使ED∥平面,当平面⊥平面EDG时,设PA与平面交于点Q,求PQ的长。

正确答案

见解析

解析

(1)连接HC,交ED于点N,连结GN,

由条件得:DHEC是矩形,∴N是线段HC的中点,又G是PC的中点,

∴ GN//PH,                                       

又 ∵ GN平面GED,PH不在平面GED内,               

∴ PH//平面GED.                                         

(2) 方法1:连结AE,∵, ∴ △ABE是等边三角形,设BE的中点为M,以AM、AD、AP分别为轴建立空间直角坐标系。

则B(,,0), C(,,0),D(0,2,0),P(0,0,),

则E(,,0), F(,,),G(,,)。

设Q(0,0,) ,.            

是平面GED的一个法向量,

,得

.                                

是平面的一个法向量,

,得,令,得

,                               

当平面GED⊥平面时,

,则PQ的长为.      

方法2:

连接BH,则BH//ED,又∵PB//GE,∴平面PBH//平面GED,

设BH与AE交于点K,PK的中点为M,

∵F是PB的中点,∴FM//BK,

∵ABEH是菱形,∴AE⊥BK,

∵PA⊥平面ABCD,∴PA⊥BK ,∴ BK⊥平面PAK.

∴ FM⊥平面PAK,

过M作MQ⊥PK,交PA于Q,设MQ与FM所确定的平面为

∵ED//BH// FM,∴ED//平面,又平面⊥平面PBH,∴平面⊥平面EDG .

得平面满足条件.                                           

,∴

.   

知识点

直线与平面平行的判定与性质直线与平面垂直的判定与性质
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题型:简答题
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简答题 · 12 分

如图,已知斜三棱柱(侧棱不垂直于底面)的侧面与底面ABC垂直,

(1) 设AC的中点为D,证明底面

(2) 求侧面与底面ABC所成二面角的余弦值。

正确答案

见解析。

解析

(1)证明: ∵,∴

∴三角形是等腰直角三角形,

又D是斜边AC的中点,∴

∵平面⊥平面,∴A1D⊥底面

(2)∵, ∴

∴三角形是直角三角形,过B作AC的垂线BE,垂足为E,

         ……8分

以D为原点,所在的直线为轴,DC所在的直线为轴,平行于BE的直线为轴,建立空间直角坐标系,如图所示,则

设平面的法向量为

,即化简得

,得,所以是平面的一个法向量.

由(1)得A1D⊥面ABC,所以设平面ABC的一个法向量为

设向量所成角为,则

即侧面A1 ABB1 与底面ABC所成二面角的余弦值为

知识点

直线与平面垂直的判定与性质
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