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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,CC1⊥底面ABC,底面是边长为2的正三角形,M、N、G分别是棱长CC1、AB、BC的中点.

(1)求证:CN∥平面AMB1

(2)若CC1=2,求证:B1M⊥平面AMG.

正确答案

解:(1)证明:连A1B,与AB1相交于P,则点P为A1B的中点,连MP,PN则PNBB1=MC,又CC1⊥底面ABC,

∴四边形MCNP为矩形,

∴CN∥MP,MP⊂平面AMB1,CN⊄平面AMB1

∴CN∥平面AMB1

(2)∵CC1⊥底面ABC,CC1⊂平面BCC1B1

∴底面ABC⊥平面BCC1B1

又∵底面ABC是边长为2的正三角形,G是BC的中点,

∴AG⊥BC,底面ABC∩平面BCC1B1=BC,

∴AG⊥平面BCC1B1,B1M⊂平面BCC1B1

∴AG⊥B1M①.

∵CC1=2,△ABC是边长为2的正三角形,在△AMB1中,|B1M|=|AM|==

|AB1|===2

=+|AM|2

∴AM⊥B1M②而AM∩AG=A,

∴B1M⊥平面AMG.

解析

解:(1)证明:连A1B,与AB1相交于P,则点P为A1B的中点,连MP,PN则PNBB1=MC,又CC1⊥底面ABC,

∴四边形MCNP为矩形,

∴CN∥MP,MP⊂平面AMB1,CN⊄平面AMB1

∴CN∥平面AMB1

(2)∵CC1⊥底面ABC,CC1⊂平面BCC1B1

∴底面ABC⊥平面BCC1B1

又∵底面ABC是边长为2的正三角形,G是BC的中点,

∴AG⊥BC,底面ABC∩平面BCC1B1=BC,

∴AG⊥平面BCC1B1,B1M⊂平面BCC1B1

∴AG⊥B1M①.

∵CC1=2,△ABC是边长为2的正三角形,在△AMB1中,|B1M|=|AM|==

|AB1|===2

=+|AM|2

∴AM⊥B1M②而AM∩AG=A,

∴B1M⊥平面AMG.

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简答题

如图,四面体ABCD中,AD⊥平面BCD,E、F分别为AD、AC的中点,BC⊥CD.

求证:(1)EF∥平面BCD;

     (2)BC⊥平面ACD.

正确答案

证明:(1)∵AE=ED,AF=FC

∴EF∥DC,而EF⊄平面BCD,DC⊂平面BCD

∴EF∥平面BCD

(2)∵AD⊥平面BCD,BC⊂平面BCD

∴BC⊥AD而BC⊥CD,AD∩CD=D

∴BC⊥平面ACD

解析

证明:(1)∵AE=ED,AF=FC

∴EF∥DC,而EF⊄平面BCD,DC⊂平面BCD

∴EF∥平面BCD

(2)∵AD⊥平面BCD,BC⊂平面BCD

∴BC⊥AD而BC⊥CD,AD∩CD=D

∴BC⊥平面ACD

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简答题

如图,多面体ABCDS中,面ABCD为矩形,SD⊥AD,且SD⊥AB,AD=1,AB=2,SD=

(1)求证:CD⊥平面ADS;

(2)求AD与SB所成角的余弦值;

(3)求二面角A-SB-D的余弦值.

正确答案

(I)证明:∵ABCD是矩形,∴CD⊥AD(1分)

又SD⊥AB,AB∥CD,则CD⊥SD(2分)

AD⊥SD(3分)

∴CD⊥平面ADS(4分)

(II)解:矩形ABCD,∴AD∥BC,即BC=1,

∴要求AD与SB所成的角,即求BC与SB所成的角(5分)

在△SBC中,由(1)知,SD⊥面ABCD.

∴Rt△SDC中,

∴CD是CS在面ABCD内的射影,且BC⊥CD,

∴SC⊥BC(6分)

tan∠SBC=

cos∠SBC=(8分)

从而SB与AD的成的角的余弦为

(III)∵△SAD中SD⊥AD,且SD⊥AB

∴SD⊥面ABCD.

∴平面SDB⊥平面ABCD,BD为面SDB与面ABCD的交线.

∴过A作AE⊥DB于E∴AE⊥平面SDB

又过A作AF⊥SB于F,连接EF,

从而得:EF⊥SB

∴∠AFB为二面角A-SB-D的平面角(10分)

在矩形ABCD中,对角线∵

BD=∴在△ABD中,AE=

由(2)知在Rt△SBC,

而Rt△SAD中,SA=2,且AB=2,∴SB2=SA2+AB2

∴△SAB为等腰直角三角形且∠SAB为直角,

所以所求的二面角的余弦为(12分)

解析

(I)证明:∵ABCD是矩形,∴CD⊥AD(1分)

又SD⊥AB,AB∥CD,则CD⊥SD(2分)

AD⊥SD(3分)

∴CD⊥平面ADS(4分)

(II)解:矩形ABCD,∴AD∥BC,即BC=1,

∴要求AD与SB所成的角,即求BC与SB所成的角(5分)

在△SBC中,由(1)知,SD⊥面ABCD.

∴Rt△SDC中,

∴CD是CS在面ABCD内的射影,且BC⊥CD,

∴SC⊥BC(6分)

tan∠SBC=

cos∠SBC=(8分)

从而SB与AD的成的角的余弦为

(III)∵△SAD中SD⊥AD,且SD⊥AB

∴SD⊥面ABCD.

∴平面SDB⊥平面ABCD,BD为面SDB与面ABCD的交线.

∴过A作AE⊥DB于E∴AE⊥平面SDB

又过A作AF⊥SB于F,连接EF,

从而得:EF⊥SB

∴∠AFB为二面角A-SB-D的平面角(10分)

在矩形ABCD中,对角线∵

BD=∴在△ABD中,AE=

由(2)知在Rt△SBC,

而Rt△SAD中,SA=2,且AB=2,∴SB2=SA2+AB2

∴△SAB为等腰直角三角形且∠SAB为直角,

所以所求的二面角的余弦为(12分)

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简答题

如图,已知四边形ABCD为直角梯形,∠ABC=90°,AD∥BC,AD=2,AB=BC=1,沿AC将△ABC折起,使点B到点P的位置,且平面PAC⊥平面ACD.

(Ⅰ)证明:DC⊥平面APC;

(Ⅱ)求棱锥A-PBC的高.

正确答案

解:(Ⅰ)证明:∵∠ABC=90°,AB=BC=1,∴AC=

又∵四边形ABCD为直角梯形,AD=2,AB=BC=1,∴CD=

∵AC2+CD2=AD2,∴∠ACD=90°.

∵平面PAC⊥平面ACD.

∴DC⊥平面APC.

(Ⅱ)解:过P作PH⊥AC于H,则PH⊥平面ABC,且H为AC的中点,连接BH,则PH=BH=

所以BP═PC=1,∴△PBC是正三角形,S△PBC=

设棱锥A-PBC的高为h,

∵VA-PBC=VP-ABC

解得h=

解析

解:(Ⅰ)证明:∵∠ABC=90°,AB=BC=1,∴AC=

又∵四边形ABCD为直角梯形,AD=2,AB=BC=1,∴CD=

∵AC2+CD2=AD2,∴∠ACD=90°.

∵平面PAC⊥平面ACD.

∴DC⊥平面APC.

(Ⅱ)解:过P作PH⊥AC于H,则PH⊥平面ABC,且H为AC的中点,连接BH,则PH=BH=

所以BP═PC=1,∴△PBC是正三角形,S△PBC=

设棱锥A-PBC的高为h,

∵VA-PBC=VP-ABC

解得h=

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简答题

如图,在直三棱柱ABC-A1B1C1中,∠BCA=90°,AC=BC=AA1=2,E,F分别是CC1,A1B1的中点.

(Ⅰ)求证AE⊥平面BCF;

(Ⅱ)求二面角A-CF-B的平面角的余弦值.

正确答案

证明:(Ⅰ)建立以C1为坐标原点的空间坐标系如图,

∵AC=BC=AA1=2,E,F分别是CC1,A1B1的中点.

∴A(0,2,2),B(2,0,2),E(0,0,1),A1(0,2,0),F(1,1,0),B1(2,0,0),C(0,0,2)

=(0,-2,-1),=(-2,0,0),=(1,1,-2),

=0,=-2+2=0,

即AE⊥BC,AE⊥CF,

则AE⊥平面BCF;

(Ⅱ)∵AE⊥平面BCF,

=(0,-2,-1)是平面BCF的法向量,

设平面ACF的法向量为=(x,y,z),

解得y=0,x-2z=0,

令z=1,则x=2,即=(2,0,1),

则cos<>===

则二面角A-CF-B的平面角的余弦值为cos<>=-

解析

证明:(Ⅰ)建立以C1为坐标原点的空间坐标系如图,

∵AC=BC=AA1=2,E,F分别是CC1,A1B1的中点.

∴A(0,2,2),B(2,0,2),E(0,0,1),A1(0,2,0),F(1,1,0),B1(2,0,0),C(0,0,2)

=(0,-2,-1),=(-2,0,0),=(1,1,-2),

=0,=-2+2=0,

即AE⊥BC,AE⊥CF,

则AE⊥平面BCF;

(Ⅱ)∵AE⊥平面BCF,

=(0,-2,-1)是平面BCF的法向量,

设平面ACF的法向量为=(x,y,z),

解得y=0,x-2z=0,

令z=1,则x=2,即=(2,0,1),

则cos<>===

则二面角A-CF-B的平面角的余弦值为cos<>=-

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