- 两条直线垂直的判定
- 共92题
如图,四边形与
均为菱形,
,且
。
(1)求证:平面
;
(2)求证:∥平面
;
(3)求二面角的余弦值。
正确答案
见解析
解析
(1)证明:设与
相交于点
,连结
。
因为 四边形为菱形,所以
,
且为
中点。
又 ,所以
。
因为 ,
所以 平面
。
(2)证明:因为四边形与
均为菱形,
所以//
,
//
,
所以 平面//平面
。
又平面
,
所以// 平面
。
(3)解:因为四边形为菱形,且
,所以△
为等边三角形。
因为为
中点,所以
,故
平面
。
由两两垂直,建立如图所示的空间直角坐标系
。
设,因为四边形
为菱形,
,则
,所以
,
。
所以 。
所以 ,
。
设平面的法向量为
,则有
所以 取
,得
。
易知平面的法向量为
。
由二面角是锐角,得
。
所以二面角的余弦值为
。
知识点
图(1),矩形中,已知
,
,
分别为
和
的中点,对角线
与
交于
点,沿
把矩形
折起,使平面
与平面
所成角为
,如图(2)
(1)求证:;
(2)求与平面
所成角的正弦值。
正确答案
见解析。
解析
(1)由题设,M,N是矩形的边AD和BC的中点,所以AMMN, BC
MN, 折叠垂直关系不变,所以∠AMD 是平面
与平面
的平面角,依题意,所以∠AMD=60o,………………………………………………2分
由AM=DM,可知△MAD是正三角形,所以AD=,在矩形ABCD中,AB=2,AD=,所以,BD=
,由题可知BO=OD=
,由勾股定理可知三角形BOD是直角三角形,所以BO⊥DO …………………………………………… 5分
解(2)设E,F是BD,CD的中点,则EFCD,OF
CD,所以,CD
面OEF,
又BO=OD,所以BD,
面ABCD,
面
,平面BOD⊥平面ABCD
过A作AH⊥BD,由面面垂直的性质定理,可得AH⊥平面BOD,连结OH,……… 8分
所以OH是AO在平面BOD的投影,所以∠AOH为所求的角,即AO与平面BOD所成角。……11分
AH是RT△ABD斜边上的高,所以AH=,BO=OD=
,
所以sin∠AOH=(14分)
方法二:空间向量:取MD,NC中点P,Q,如图建系,
Q(0,0,0),B(,0,0),D(0,
,2),O(0,
,1)
所以(
,
,1),
(0,
,
所以0,即BO⊥DO(5分)
(2)设平面BOD的法向量是,可得:
+
=0
=0,令
可得:
所以
又(
,
,
,
设AO与平面BOD所成角为
=
(14分)
知识点
在如图所示的多面体中,四边形为正方形,四边形
是直角梯形,
,
平面
,
。
(1)求证:平面
;
(2)求平面与平面
所成的锐二面角的大小。
正确答案
见解析
解析
(1)由已知,,
,
两两垂直,可以
为原点,
、
、
所在直线分别为
轴、
轴、
轴建立空间直角坐标系。 …………(1分)
设,则
,
,
,
,
故,
,
, ………………(3分)
因为,
,故
,
,
即,
, ………………………(5分)
所以,平面
。 ………………………(6分)
(2)因为平面
,所以可取平面
的一个法向量
为, …………(1分)
点的坐标为
,则
,
,…………(2分)
设平面的一个法向量为
,则
,
,
故即
取
,则
,
故。 ………………………(5分)
设与
的夹角为
,则
。 ………………………(7分)
所以,平面与平面
所成的锐二面角的大小为
。 ……………………(8分)
解法二:
(1)因为平面
,所以
, ………………………………(1分)
作,
为垂足,则四边形
是正方形,设
,则
,
,
又,所以
是
的中点,
,所以
,
所以,所以
。 ………………………………(5分)
所以,平面
。 ………………………………(6分)
(2)连结,由(1)知
,又
,所以
平面
,…(2分)
所以,所以
为所求二面角的平面角。 ………………………(4分)
因为△是等腰直角三角形,所以
。 ………………………(7分)
所以,平面与平面
所成的锐二面角的大小为
知识点
设全集( )为
正确答案
解析
,
,
=
.
知识点
已知数列的前n项和为
,且满足
,
。
(1)问:数列是否为等差数列?并证明你的结论;
(2)求和
;
(3)求证:。
正确答案
见解析
解析
(1)由已知有,
;
时,
所以,即
是以2为首项,公差为2 的等差数列。
(2)由(1)得:,
当时,
。
当时,
,所以
(3)当时,
,成立。
当时,
=
综上有
。
知识点
将一个半径为的圆形铁板剪成两个扇形,使两扇形面积比为
,再分别以这两个扇形为圆锥的侧面卷成两个圆锥。设较小圆锥的侧面积为
,高为
,较大圆锥的侧面积为
,高为
,求:
(1)和
;
(2)。
正确答案
见解析
解析
(1)因圆的面积为,圆锥的侧面积就是扇形的面积,且两扇形面积比为
,故其面积分别为
与
,即
,
,(4分)
(2)较小圆锥的底面半径为,较大圆锥的底面半径为
,
由,得
;同理
, (8分)
∴,同理
, (10分)
∴, (12分)
知识点
在直三棱柱中,
=2 ,
.点
分别是
,
的中点,
是棱
上的动点.
(1)求证:平面
;
(2)若//平面
,试确定
点的位置,并给出证明;
(3)求二面角的余弦值.
正确答案
见解析
解析
(1)证明:∵在直三棱柱中,
,点
是
的中点,
∴ …………………………1分
,
,
∴⊥平面
………………………2分
平面
∴,即
…………………3分
又
∴平面
…………………………………4分
(2)当是棱
的中点时,
//平面
.……………………………5分
证明如下:
连结,取
的中点H,连接
,
则为
的中位线
∴∥
,
…………………6分
∵由已知条件,为正方形
∴∥
,
∵为
的中点,
∴ ……………………7分
∴∥
,且
∴四边形为平行四边形
∴∥
又 ∵ ……………………8分
∴//平面
……………………9分
(3)∵ 直三棱柱且
依题意,如图:以为原点建立空间直角坐标系
,……………………10分
,
,
,
,
则,
设平面的法向量
,
则,即
,
令,有
……………………12分
又平面
的法向量为
,
=
=
, ……………………13分
设二面角的平面角为
,且
为锐角
。 ……………………14分
知识点
如图,四边形为正方形,
,
∥
,
。
(1)证明:平面;
(2)求异面直线与
所成角的余弦值;
(3)求直线与平面
所成角的正弦值。
正确答案
见解析
解析
(1)证明:∵四边形ABCD为正方形,∴
∵,
∥
∴
∵∴
∵∴
∵∴平面
……………5分
(2)以为原点,建立如]图所示的空间直角坐标系,设
,则
,故
,
,
,
,
∴直线的方向向量为
,直线
的方向向量为
设直线与
所成的角为
,则
………10分
(3)直线的方向向量为
,
,
设平面的法向量为
,则
,故
,
,
设直线与平面
所成的角为
,则
…………14分
知识点
设函数
(1)作出函数的图象;
(2) 当0< a < b ,且时,求
的值;
(3)若方程有两个不相等的正根,求
的取值范围。
正确答案
见解析
解析
(1)
(2)故f(x)
在(0,1
上是减函数,而在(1,+∞)上是增函数,由0<a<b且f(a)=f(b)得0<a<1<b和
(3)由函数的图象可知,当
时,方程
有两个不相等的正根。
知识点
设等比数列中,前n项和为
,已知
,则
正确答案
解析
略
知识点
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