- 空间几何体
- 共15406题
(本题满分12分)
如图,在三棱锥P-ABC中,⊿PAB是等边三角形,D,E分别为AB
,PC的中点.
(1)在BC边上是否存在一点F,使得PB∥平面DEF
(2)若∠PAC=∠PBC=90º,证明:AB⊥PC
(3)在(2)的条件下,若AB=2,AC=
,求三棱锥P-ABC的体积
正确答案
解(1)取BC的中点为F,则有
PB∥平面DEF.
∵PB∥EF
PB不在平面DEF内
PB∥平面DEF……………………4分
(2)因为是等边三角形,
,
所以,可得
。
如图,取中点
,连结
,
,∴
,
, ∴
平面
,∴
…………………8分
(3)∵PD= CD="2 " PC="3" ∴
即三棱锥体积为:………………………12分
略
如图,在直三棱柱ABC-A1B1C1中,AC=3,BC=4,,AA1=4,.点D是AB的中点.
(1)求证:AC⊥BC1;
(2)求二面角的平面角的正切值.
正确答案
解答:(1)证明:直三棱柱ABC-A1B1C1,底面三边长AC=3,BC=4,AB=5,
,∴AC⊥BC, 2分
又 AC⊥,且
∴ AC⊥平面BCC1,又平面BCC1 4分
∴ AC⊥BC1 5分
(2)解法一:过作
于
,则E为BC的中点,过E做EF^B1C于F,连接DF,
是
中点,∴
,又
平面
∴平面
,
又平面
,
平面
∴ ,
∴平面
,
平面
∴
∴是二面角
的平面角 9分
AC=3,BC=4,AA1=4,
∴在中,
,
,
∴
∴二面角的正切值为
解法二:以分别为
轴建立如图所示空间直角坐标系 6分
AC=3,BC=4,AA1=4,
∴,
,
,
,
∴,
平面的法向量
, 8分
设平面的法向量
,
则,
的夹角(或其补角)的大小就是二面角
的大小
则由 令
,则
,
∴ 10分
,则
11分
∵二面角是锐二面角
∴二面角的正切值为
12分
略
(本小题满分14分)已知四面体中,
,平面
平面
,
分别为棱
和
的中点。
(1)求证:平面
;
(2)求证:;
(3)若内的点
满足
∥平面
,设点
构成集合
,试描述点集
的位置(不必说明理由)
正确答案
⑴
∵在中,
,
为
的中点,
∴.……………(1分)
又∵平面平面
,
平面
,
平面平面
,∴
平面
.…(5分)
⑵∵,
为
的中点,
∴.……(6分)
由⑴,又
,
,
平面
,
∴平面
.…………(9分)
又平面
,∴
,即
.…………………………(10分)
⑶取、
的中点
、
,所有的点
构成的集合
即为
的中位线
.………………………………………………………………………………(14分)
略
.已知S、A、B、C是球O表面上的四个点,SA⊥平面ABC,AB⊥BC, SA=2,AB=BC=,则球O的表面积为_______.
正确答案
8π
略
、如图,已知四棱锥中,底面
是直角梯形,
,
,
,
,
平面
,
.
(1)求证:平面
;
(2)求证:平面
;
(3)若M是PC的中点,求三棱锥M—ACD的体积.
正确答案
(1)
(2)
(1)证明:,且
平面
∴平面
. 3分
(2)证明:在直角梯形中,过
作
于点
,则四边形
为矩形
∴,又
,∴
,在Rt△
中,
,
∴,
4分
∴,则
,
∴ 6分[
又 ∴
7分
∴平面
9分(3)∵
是
中点,
∴到面
的距离是
到面
距离的一半. 11分
. 14分
(12分)在四棱锥P-ABC中,底面ABCD是矩形,PA平面ABCD,M,N分别是AB,PC的中点。
(1)求证:MN∥平面PAD。
(2)求证:MNCD.
(3)若PD与平面ABCD所成的角为450,
求证:MN平面PCD.
正确答案
22.(1)取PD中点E,连AE,NE,易证,MN∥AE.
(2)证CDAE,即可证CD
MN.
(3)证MNPC 即可。
略
一个正方体的表面展开图的五个正方形如图阴影部分,第六个正方形在编号1—5的适当位置,则所有可能的位置编号为
正确答案
1,4,5
略
(几何证明选讲选做题)在梯形中,
,
,
,点
、
分别在
、
上,且
,若
,则
的长为 .
正确答案
略
(本题满分14分)
在多面体中,点
是矩形
的对角线的交点,三角形
是等边三角形,棱
且
.
(Ⅰ)证明:平面
;
(Ⅱ)设,
,
,
求与平面
所成角的正弦值。
正确答案
(Ⅰ)【证明】取CD中点M,连结OM.………………1分
在矩形ABCD中,,又
,则
,………………3分
连结EM,于是四边形EFOM为平行四边形.
∴………………5分
又平面CDE,且EM
平面CDE,
∴FO∥平面CDE ………………6分
(Ⅱ)连结FM,由(Ⅰ)和已知条件,在等边△CDE中,
且
,又
.
因此平行四边形EFOM为菱形,………………8分
过作
于
∵,
∴平面
,∴
因此平面
所以为
与底面
所成角………………10分
在中
, 则
为正三角形。
∴点到平面
的距离为
,………………12分
所以
即与平面
所成角的正弦值为
。………………14分
略
(本小题满分12分)
如图,为圆
的直径,点
、
在圆
上,
,矩形
所在平面和圆
所在的平面互相垂直.
(Ⅰ)求证:AD∥平面BCF;
(Ⅱ)求证:平面平面
;
正确答案
略
本小题满分14分)如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是平行四边形,PA⊥平面ABCD,点M、N分别为BC、PA的中点,且PA=AD=2,AB=1,AC=.
(Ⅰ)证明:CD⊥平面PAC;
(Ⅱ)在线段PD上是否存在一点E,使得NM∥平面ACE;若存在,求出PE的长;若不存在,说明理由.
正确答案
(Ⅰ)略
(Ⅱ)
证明:(I) ………………1分
在,
所以
故
又
所以平面PAC。
(II)答:在PD上存在一点E,使得NM//平面ACE。
证明:取PD中点E,连结NE,EC,AE,
因为N,E分别为PA,PD中点,
所以
又在平行四边形ABCD中,
所以即MCEN是平行四边形。
所以NM//EC。
又EC平面ACE,
平面ACE,所以MN//平面ACE,
即在PD上存在一点E,使得NM//平面ACE,
此时
(本小题满分14分)
如图,三棱柱中,侧面
底面
,
,
且,O为
中点.
(Ⅰ)证明:平面
;
(Ⅱ)求直线与平面
所成角的正弦值;
(Ⅲ)在上是否存在一点
,使得
平面
,若不存在,说明理由;若存在,
确定点的位置.
正确答案
存在这样的点E,E为
的中点.
(Ⅰ)证明:因为,且O为AC的中点,
所以. ………………1分
又由题意可知,平面平面
,交线为
,且
平面
,
所以平面
. ………………4分
(Ⅱ)如图,以O为原点,所在直线分别为x,y,z轴建立空间直角坐标系.
由题意可知,又
所以得:
则有: ………………6分
设平面的一个法向量为
,则有
,令
,得
所以. ………………7分
. ………………9分
因为直线与平面
所成角
和向量
与
所成锐角互余,所以
. ………………10分
(Ⅲ)设 ………………11分
即,得
所以得
………………12分
令平面
,得
, ………………13分
即得
即存在这样的点E,E为的中点. ………………14分
在正三棱锥中,
D是AC的中点,.
(1)求证:(5分)
(2)(理科)求二面角的大小。(7分)
(文科)求二面角平面角的大小。(7分)
正确答案
(1)证明见解析(2)理科,文科
(本小题满分12分)
如图,在直三棱柱中,
.
(Ⅰ)求证:∥平面
;
(Ⅱ)求证:.
正确答案
(Ⅰ)∥平面
,证明略。
(Ⅱ),证明略。
(Ⅰ)证明:如图连结,
………………………………………………………………1分
则O为中点,……………………………………………………………………………2分
连OD,∵D为AC中点,
在△中,有OD∥
.………………………………………………………………3分
又平面
,……………………………………4分
平面
,……………………………………5分
∴∥平面
.……………………………………6分
(Ⅱ)证明:由,
三棱柱为直三棱柱,
为正方形,
…………………………………………7分
又,
,
,………………………………………8分
又,
又
.……………………………………………………………………9分
又
……………………………………………………………………10分
又
………………………………………………………………11分
……………………………………………………………12分
如图,直角梯形ABCE中,,D是CE的中点,点M和点N在
ADE绕AD向上翻折的过程中,分别以
的速度,同时从点A和点B沿AE和BD各自匀速行进,t 为行进时间,0
。
(1) 求直线AE与平面CDE所成的角;
(2) 求证:MN//平面CDE。
正确答案
(Ⅰ)450(Ⅱ)证明见解析
(1)因,所以AD⊥平面CDE,ED是AE在平面CDE上的射影,∠AED=450,所以直线AE与平面CDE所成的角为450………………………………4分
(2)解法一:如图,取AB、AD所在直线为x轴、y轴建立直角坐标系A—xyz.
则 ………5分
设,
得…………9分
由,得
,而
是平面CDE的一个法向量,且
平面CDE,
所以MN//平面CDE…………………………………………………………………………14分
解法二:设在翻转过程中,点M到平面CDE的距离为,点N到平面CDE的距离为
,则
,同理
所以
,故MN//平面CDE……………………………………………………………14分
解法三:如图,过M作MQ//AD交ED于点Q,
过N作NP//AD交CD于点P,
连接MN和PQ…………………………………5分
设⊿ADE向上翻折的时间为t,则,
………………7分
因,点D是CE的中点,得
,四边形ABCD为正方形,⊿ADE为等腰三角形.
……………………10分
在Rt⊿EMQ和Rt⊿DNP中,ME=ND,∠MEQ=∠NDP=450,所以Rt⊿EMQ≌Rt⊿DNP,
所以MQ//NP且MQ=NP,的四边形MNPQ为平行四边形,所以MN//PQ,因平面CDE,
平面CDE,所以MN//平面CDE……………………………………………………14分
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