- 空间中直线与直线之间的位置关系
- 共37题
19.(本小题满分12分)
如图,菱形ABCD的对角线AC与BD交于点O,AB=5,AC=6,点E,F分别在AD,CD上,AE=CF=
,EF交BD于点H.将△DEF沿EF折到△
的位置,
.
(I)证明:平面ABCD;
(II)求二面角的正弦值.
正确答案
知识点
α、β是两个平面,m、n是两条直线,有下列四个命题:
①如果m⊥n,m⊥α,n∥β,那么α⊥β.
②如果m⊥α,n∥α,那么m⊥n.
③如果α∥β,mα,那么m∥β.
④如果m∥n,α∥β,那么m与α所成的角和n与β所成的角相等.
其中正确的命题有 .(填写所有正确命题的编号)
正确答案
②③④
知识点
如图,在三棱柱中,侧棱
底面
,
,
,
,
,点
是
的中点.
22.求证:
,
23.求证:平面
;
24.求三棱锥的体积.
正确答案
见解析
解析
证明:∵底面三边长,
,
,∴
, 又直三棱柱
中,
,且
,
平面
,∴
平面
. 而
平面
,∴
.
考查方向
解题思路
第一问由线面垂直证明线线垂直,第二问由线线平行证明线面平行,第三问根据三棱锥体积的计算公式,先求出三棱锥底面面积,再找到高,进而求解。
易错点
直线与平面的关系的判断与证明,逻辑错误
正确答案
见解析
解析
证明:设与
的交点为
,连接
, ∵
是
的中点,
是
的中点,
∴, ∵
平面
,
平面
,∴
平面
.
考查方向
解题思路
第一问由线面垂直证明线线垂直,第二问由线线平行证明线面平行,第三问根据三棱锥体积的计算公式,先求出三棱锥底面面积,再找到高,进而求解。
易错点
直线与平面的关系的判断与证明,逻辑错误
正确答案
见解析
解析
解:取的中点
,连接
,
∵是
的中点,∴
且
.
又∵,
,∴
平面
,
∴平面
.
∵,
∴.
考查方向
解题思路
第一问由线面垂直证明线线垂直,第二问由线线平行证明线面平行,第三问根据三棱锥体积的计算公式,先求出三棱锥底面面积,再找到高,进而求解。
易错点
直线与平面的关系的判断与证明,逻辑错误
如图,已知四棱锥P-ABCD,底面ABCD为蓌形,PA⊥平面ABCD,∠ABC=60°,E,F分别是BC,PC 的中点.
21.求证:AE⊥PD;
22.若直线PB与平面PAD所成角的正弦值为,求二面角 E-AF-C的余弦值.
正确答案
见解析
解析
证明:由四边形为菱形,
,可得
为正三
角形.
因为E为BC的中点,所以AE⊥BC.又BC∥AD,因此AE⊥AD.
因为PA⊥平面ABCD,AE
平面ABCD,所以PA⊥AE.
而PA平面PAD,AD
平面PAD 且PA∩AD=A,
所以 AE⊥平面PAD,又PD平面PAD.所以 AE⊥PD.
考查方向
解题思路
第1问通过线面垂直证明线线垂直,第2问先找到二面角的平面角,然后在根据相关线段长求二面角的余弦值。
易错点
计算错误;空间直角坐标系建立错误
正确答案
见解析
解析
由21知AE,AD,AP两两垂直,以A为坐标原点,建立如图所示的空间直角坐标系
,设AB=2,AP=a,则A(
),B
,C
,D(
),P(
),E(
),F(
),
所以=
,且
=
为平面PAD的法向量,设直线PB与
平面PAD所成的角为θ,
由=|
<
,
>|=
=
=
解得 所以
=
,
=
设平面AEF的一法向量为m=(x1,y1,z1),则,因此
取
,则m=(0,2,-1),因为BD⊥AC,BD⊥PA,PA∩AC=
A,所以BD⊥平面AFC,
故
为平面AFC的一法向量.又
=
,
所以 =
.
因为二面角E-AF-C为锐角,所以所求二面角的余弦值为
考查方向
解题思路
第1问通过线面垂直证明线线垂直,第2问先找到二面角的平面角,然后在根据相关线段长求二面角的余弦值。
易错点
计算错误;空间直角坐标系建立错误
如图, 在直四棱柱ABCD-A1B1C1D1中,AB=AD=2,,
AD⊥DC,AC⊥BD, 垂足为E
20.求证:BD⊥A1C;
21.求二面角A 1-BD-C 1的大小;
正确答案
略
解析
在直四棱柱中,
底面
是
在平面
上的射影. , ……2分
……4分
考查方向
解题思路
要证BD⊥A1C,可以寻找三垂线定理模型。
易错点
对垂直的论证不充分,不能充分应用图形的特点建系,在应用向量解决二面角问题时,思路不清晰。
正确答案
解析
连结 与20题同理可证
……6分
为二面角
的平面角. ……7分
……8分
又且
……9分
……11分
在中,
……12分
即二面角的大小为
……13分
考查方向
解题思路
方法一:可以直接论证为二面角
的平面角,然后在三角形中利用平面几何知识求解;方法二:用空间向量,建立以D为坐标原点,DA、DC、D
所在直线分别为x轴,y轴,z轴,建立空间直角坐标系,求出二个平面的法向量,进而求二面角。
易错点
对垂直的论证不充分,不能充分应用图形的特点建系,在应用向量解决二面角问题时,思路不清晰。
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