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题型:简答题
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简答题

如图,在三棱柱ABC-A1B1C1中,AC⊥BC,AB⊥BB1,AC=BC=BB1=2,D为AB的中点,且CD⊥DA1

(1)求证:BB1⊥平面ABC;

(2)求直线AC1与A1D所成角的余弦值;

(3)求A1B1与平面DAC1所成角的余弦值.

正确答案

(1)证明:∵AC=BC,D为AB的中点,

∴CD⊥AB,又CD⊥DA1,AB∩A1D=D

∴CD⊥平面AA1B1B,

∴CD⊥BB1,又BB1⊥AB,AB∩CD=D

∴BB1⊥平面ABC.

(2)解:连接BC1,B1C交于O点,连接OD,则OD∥AC1

所以,∠A1DO为异面直线AC1与A1D所成角或其补角,

在△A1DO中,A1D==,A1O==,OD=

cos∠A1DO==

故直线AC1与A1D所成角的余弦值

(3)解:∵CD⊥面ABB1A1

∴面A1CD⊥面ABB1A1

作B1E⊥A1D交A1D于E,则B1E⊥面A1CD,

则∠B1A1E为A1B1与平面DCA1所成角,

在△A1DB1中,A1D=,A1B1=2,B1D=

cos∠B1A1E==

则A1B1与平面DAC1所成角的余弦值

解析

(1)证明:∵AC=BC,D为AB的中点,

∴CD⊥AB,又CD⊥DA1,AB∩A1D=D

∴CD⊥平面AA1B1B,

∴CD⊥BB1,又BB1⊥AB,AB∩CD=D

∴BB1⊥平面ABC.

(2)解:连接BC1,B1C交于O点,连接OD,则OD∥AC1

所以,∠A1DO为异面直线AC1与A1D所成角或其补角,

在△A1DO中,A1D==,A1O==,OD=

cos∠A1DO==

故直线AC1与A1D所成角的余弦值

(3)解:∵CD⊥面ABB1A1

∴面A1CD⊥面ABB1A1

作B1E⊥A1D交A1D于E,则B1E⊥面A1CD,

则∠B1A1E为A1B1与平面DCA1所成角,

在△A1DB1中,A1D=,A1B1=2,B1D=

cos∠B1A1E==

则A1B1与平面DAC1所成角的余弦值

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简答题

(2015秋•陕西校级期末)如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是正方形,侧棱PD⊥底面ABCD,PD=DC=2,E是PC的中点,作EF⊥PB交PB于点F.

(1)证明 PA∥平面EDB;

(2)证明PB⊥平面EFD;

(3)求VB-EFD

正确答案

解:(1)连结AC,交BD于O,连结EO,

因为ABCD是正方形,点O是AC的中点,在三角形PAF中,EO是中位线,

所以PA∥EO,而EO⊂面EDB,且PA⊄面EDB,所以PA∥平面EDB;

(2)因为PD⊥底面ABCD,所以PD⊥DC

在底面正方形中,DC⊥BC,

所以BC⊥面PDC,而DE⊂面PDC,

所以BC⊥DE,

又PD=DC,E是PC的中点,所以DE⊥PC,

所以DE⊥面PBC,而PB⊂面PBC,

所以DE⊥PB,

又EF⊥PB,且DE∩EF=E,

所以PB⊥平面EFD.

(3)因为PD=DC=2,所以

因为,所以

,DE=,BF===

所以VB-EFD=×DE×EF×BF=××=

解析

解:(1)连结AC,交BD于O,连结EO,

因为ABCD是正方形,点O是AC的中点,在三角形PAF中,EO是中位线,

所以PA∥EO,而EO⊂面EDB,且PA⊄面EDB,所以PA∥平面EDB;

(2)因为PD⊥底面ABCD,所以PD⊥DC

在底面正方形中,DC⊥BC,

所以BC⊥面PDC,而DE⊂面PDC,

所以BC⊥DE,

又PD=DC,E是PC的中点,所以DE⊥PC,

所以DE⊥面PBC,而PB⊂面PBC,

所以DE⊥PB,

又EF⊥PB,且DE∩EF=E,

所以PB⊥平面EFD.

(3)因为PD=DC=2,所以

因为,所以

,DE=,BF===

所以VB-EFD=×DE×EF×BF=××=

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简答题

如图,棱长为1的正方体ABCD-A1B1C1D1中,

(1)求证:BD1⊥平面ACB1

(2)若BD1与平面ACB1交于点H,求BH的长.

正确答案

(1)证明:正方体ABCD-A1B1C1D1

因为AC⊥BD,AC⊥DD1,且BD∩DD1

所以AC⊥平面BDD1B1

又BD1⊂平面BDD1B1

所以AC⊥BD1,同理可证AB1⊥BD1

又因为AC与AB1是平面ACB1内的两条相交直线,

所以BD1⊥平面ACB1

(2)解:因为BD1与平面ACB1交于点H,所以由(1)知BH⊥平面ACB1

,所以=

又正方体ABCD-A1B1C1D1棱长为1,所以,BB1=1

所以BH=

解析

(1)证明:正方体ABCD-A1B1C1D1

因为AC⊥BD,AC⊥DD1,且BD∩DD1

所以AC⊥平面BDD1B1

又BD1⊂平面BDD1B1

所以AC⊥BD1,同理可证AB1⊥BD1

又因为AC与AB1是平面ACB1内的两条相交直线,

所以BD1⊥平面ACB1

(2)解:因为BD1与平面ACB1交于点H,所以由(1)知BH⊥平面ACB1

,所以=

又正方体ABCD-A1B1C1D1棱长为1,所以,BB1=1

所以BH=

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简答题

如图,在三棱柱ABC-A1B1C1中,侧面AA1C1C⊥底面ABC,AA1=A1C=AC=2,AB=BC,AB⊥BC,O为AC中点.

(1)证明:A1O⊥平面ABC;

(2)若E是线段A1B上一点,且满足,求A1E的长度.

正确答案

证明:(1)∵AA1=A1C=AC=2,且O为AC中点,

∴A1O⊥AC,

又∵侧面AA1C1C⊥底面ABC,侧面AA1C1C∩底面ABC=AC,A1O⊂侧面AA1C1C,

∴A1O⊥平面ABC.

解:(2)

因此

又在Rt△A1OB中,A1O⊥OB,,BO=1,

可得A1B=2,

则A1E的长度为

解析

证明:(1)∵AA1=A1C=AC=2,且O为AC中点,

∴A1O⊥AC,

又∵侧面AA1C1C⊥底面ABC,侧面AA1C1C∩底面ABC=AC,A1O⊂侧面AA1C1C,

∴A1O⊥平面ABC.

解:(2)

因此

又在Rt△A1OB中,A1O⊥OB,,BO=1,

可得A1B=2,

则A1E的长度为

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简答题

如图,在五棱锥S-ABCDE中,SA⊥底面ABCDE,SA=AB=AE=,BC=DE=1,∠BAE=∠BCD=∠CDE=120°.

(1)证明:BC⊥平面SAB;

(2)求二面角B-SC-D的余弦值.

正确答案

(1)证明:由题意,△ABE是等腰三角形,∠BAE=120°,所以∠ABE=30°.

又∠CBE=60°,∴∠ABC=90°,所以BC⊥BA.

∵SA⊥底面ABCDE,BC⊂底面ABCDE,

∴SA⊥BC,又SA∩BA=A,∴BC⊥平面SAB.(5分)

(2)解:由(1)得∠EAD=30°故∠BAD=90°,

以A为原点,AB、AD、AS所在直线分别为x轴、y轴、z轴,建立空间直角坐标系(如图),

设平面SBC的法向量为,设平面SCD的法向量为

令z=1,则,同理可求,

∴二面角B-SC-D的余弦值为.(13分)

解析

(1)证明:由题意,△ABE是等腰三角形,∠BAE=120°,所以∠ABE=30°.

又∠CBE=60°,∴∠ABC=90°,所以BC⊥BA.

∵SA⊥底面ABCDE,BC⊂底面ABCDE,

∴SA⊥BC,又SA∩BA=A,∴BC⊥平面SAB.(5分)

(2)解:由(1)得∠EAD=30°故∠BAD=90°,

以A为原点,AB、AD、AS所在直线分别为x轴、y轴、z轴,建立空间直角坐标系(如图),

设平面SBC的法向量为,设平面SCD的法向量为

令z=1,则,同理可求,

∴二面角B-SC-D的余弦值为.(13分)

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