- 空间几何体
- 共15406题
三棱锥,
,
,
分别为
的中点,
为
上一点,则
的最小值是
正确答案
略
(本题满分12分),
如图,菱形ABCD所在平面与矩形ACEF所在平面互相垂直,已知BD=AF,且点M是线段EF的中点.
(1)求证:AM∥平面BDE;
(2)求平面DEF与平面BEF所成的角.
正确答案
(1)略(2)
(本小题满分14分)下图为一简单组合体,其底面ABCD为正方形,平面
,
,且
,
(1)求证:BE//平面PDA;
(2)若N为线段的中点,求证:
平面
;
(3)若,求平面PBE与平面ABCD所成的锐二面角的大小.
正确答案
(1)证明略;
(2)证明略;
(3)45°
(1)证明:∵,
平面
,
平面
∴EC//平面,同理可得BC//平面
----------------------------------------2分
∵EC平面EBC,BC
平面EBC且
∴平面//平面
-----------------------------------------------------------------3分
又∵BE平面EBC ∴BE//平面PDA-----------------------------------------------------4分
(2)证法1:连结AC与BD交于点F, 连结NF,
∵F为BD的中点,
∴且
,--------------------------6分
又且
∴且
∴四边形NFCE为平行四边形-------------------------7分
∴
∵,
平面
,
面
∴
,
又
∴面
∴
面
----------------------------------------9分
证法2:如图以点D为坐标原点,以AD所在的直线为x轴建立空间直角坐标系如图示:设该简单组合体的底面边长为1,
则,
--------------------------------6分
∴,
,
∵,
,
∴---------------------------------8分
∵、
面
,且
∴面
--------------------------------------------------------------------9分
(3)解法1:连结DN,由(2)知面
∴, ∵
,
∴
∴
∴为平面PBE的法向量,设
,则
∴
=
---11分
∵为平面ABCD的法向量,
,---------------------------------------------12分
设平面PBE与平面ABCD所成的二面角为,
则------------------------------------------------13分
∴ 即平面PBE与平面ABCD所成的二面角为45°--------------------14分
解法2:延长PE与DC的延长线交于点G,连结GB,
则GB为平面PBE与ABCD的交线--------------------10分
∵ ∴
∴D、B、G在以C为圆心、以BC为半径的圆上,
∴-------------------11分
∵平面
,
面
∴且
∴面
∵
面
∴
∴为平面PBE与平面ABCD所成的二面角的平面角----------------------------13分
在中 ∵
∴=45°即平面PBE与平面ABCD所成的二面角为45°----------------14分
如图1,一个正四棱柱形的密闭容器底部镶嵌了同底的正四棱锥形实心装饰块,容器内盛有升水时,水面恰好经过正四棱锥的顶点P。如果将容器倒置,水面也恰好过点
(图2)。有下列四个命题:
其中真命题的代号是: (写出所有真命题的代号)。
正确答案
BD
设图(1)水的高度h2几何体的高为h1
图(2)中水的体积为b2h1-b2h2=b2(h1-h2),
所以b2h2=b2(h1-h2),所以h1=
h2,故A错误,D正确.
对于B,当容器侧面水平放置时,P点在长方体中截面上,
又水占容器内空间的一半,所以水面也恰好经过P点,故B正确.
对于C,假设C正确,当水面与正四棱锥的一个侧面重合时,
经计算得水的体积为b2h2>
b2h2,矛盾,故C不正确.故选BD
如图所示,在直角梯形ABCP中,AB=BC=3,AP=7,CD⊥AP,现将沿折线CD折成60°的二面角P—CD—A,设E,F,G分别是PD,PC,BC的中点。
(I)求证:PA//平面EFG;
(II)若M为线段CD上的一个动点,问当M在什么位置时,MF与平面EFG所成角最大。
正确答案
(Ⅰ)见解析 (Ⅱ) M为线段CD中点时 ,最大
方法一: (I)证明:平面PAD,
2分
过P作AD的垂线,垂足为O,则PO平面ABCD。
过O作BC的垂线,交BC于H,以OH,OD,OP为x
轴,y轴,z轴建立空间直角坐标系,
是二面角P—PC—A的平面角,
,
又
得
故 4分
设平面EFG的一个法向量为则
6分
而
故PA//平面EFG。 7分
(II)解:设M(x,2,0),则, 9分
设MF与平面EFG所成角为,
则 12分
故当取到最大值,则
取到最大值,此时点M为线段CD的中点。14分
方法二:
(I)证明:取AD的中点H,连结EH,HG。 2分[
H,G为AD,BC的中点,∴HG//CD,又EF//CD。∴EF//HG,
∴E,F,G,H四点共面
又∵PA//EH,EH平面EFGH,PA
平面EFGH,∴PA//平面EFG。 7分
(II)解:过M作MO⊥平面EFG,垂足O,连结OF,
则即为MF与平面EFG所成角,因为CD//EF,
故CD//平面EFG,故CD上的点M到平面EFG的距离
MO为定长,故要使最大,只要MF最短,故当
时,即M为线段CD中点时 ,
最大。 14分
(本小题满分12分)
如图,在四棱锥中,底面ABCD为菱形,
底面
,
为
的中点,
为
的中点,求证:
(1)平面;
(2).
正确答案
略
证明:(1)由于且
,所以
又由
,所以
,又
,
所以
(2)取的中点
,连CG、EG,由E为PA中点
所以,又
为菱形.所以
且
四边形EFCG为
又
平面PCD, CG
平面PCD
平面
(本小题满分14分)
如图所示,在四面体P—ABC中,已知PA=BC=6,PC=AB=8,AC=,PB=10,F是线段PB上一点,
,点E在线段AB上,且EF⊥PB.
(Ⅰ)证明:PB⊥平面CEF;
(Ⅱ)求二面角B—CE—F的正弦值
正确答案
(Ⅰ)略
(Ⅱ)二面角B—CE—F的正弦值是
(I)证明:∵
∴……2分
∴ PB边上的高=,……4分
又∵, ∴
……6分
又EF⊥PB , ∴ PB⊥平面CEF ……8分
(2)∵PB⊥平面CEF且平面CEF ∴
∵ ∴
又∵, ∴
, ∵
∴PA⊥平面ABC,由平面ABC, ∴
∵, ∴
平面
……11分
∴平面PAB, ∴
,
,故∠FEB是二面角B—CE—F的平面角
……12分
∵EF⊥PB, PB⊥AB ∴……14分
二面角B—CE—F的正弦值是
(本小题满分14分)如图,四棱锥P-ABCD是底面边长为1的正方形,PD⊥BC,PD=1,PC=.
(Ⅰ)求证:PD⊥面ABCD;
(Ⅱ)求二面角A-PB-D的大小.
正确答案
(Ⅰ)略
(Ⅱ)二面角A-PB-D的大小为60°。
(Ⅰ)证明:,
.……2分
又
,……4分
∴ PD⊥面ABCD………6分
(Ⅱ)解:连结BD,设BD交AC于点O,
过O作OE⊥PB于点E,连结AE,
∵PD⊥面ABCD, ∴,
又∵AO⊥BD,∴AO⊥面PDB.
∴AO⊥PB,
∵,
∴,从而
,
故就是二面角A-PB-D的平面角.……………………10分
∵PD⊥面ABCD, ∴PD⊥BD,
∴在Rt△PDB中, ,
又∵, ∴
,………………12分
∴
.
故二面角A-PB-D的大小为60°.…………………14分
(也可用向量解)
如图所示,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,M、N分别是棱AB、CC1的中点,△MB1P的顶点P在棱CC1与棱C1D1上运动,
有以下四个命题:
其中正确命题的序号是__________.
正确答案
B C ;
略
9.由“若直角三角形两直角边的长分别为,将其补成一个矩形,则根据矩形的对角线长可求得该直角三角形外接圆的半径为
”. 对于“若三棱锥三条侧棱两两垂直,侧棱长分别为
”,类比上述处理方法,可得该三棱锥的外接球半径为
= ▲ .
正确答案
略
正方体.ABCD- 的棱长为l,点F、H分别为为
、A1C的中点.
(1)证明:∥平面AFC;.
(2)证明B1H平面AFC.
正确答案
同下
解:(1)连交
于点
,则
的中点,所以
,又因为
,由下面平行的判定定理可得
(2)连的中点,
所以的中点,所以只要
证平面
即可
以等腰梯形的对称轴为轴旋转一周,所形成的旋转体是______.
正确答案
∵以直角梯形的一斜腰为轴旋转一周所得的旋转体是圆台,
由等腰梯形沿对称轴可又分成两个全等的直角梯形可得
以等腰梯形的对称轴为轴旋转一周,所形成的旋转体是圆台
故答案为:圆台
已知一个长方体共一顶点的三个面的面积分别是、
、
,这个长方体的对角线长为______;它的外接圆的体积为______.
正确答案
可设长方体同一个顶点上的三条棱长分别为a,b,c,
列出方程组,
解得
故长方体的对角线长是=
∵对角线长即为它的外接球的直径求出半径,
∴它的外接球的半径为,
它的外接球的体积为V=π×R3=
×π×(
6
2
)3=π.
故答案为;
π.
一个空间几何体的三视图如图所 示,其中
分别是
五点在直立、侧立、水平三个投影面内的投影,且在主视图中,四边形
为正方形且
;在左视图中
俯视图中
,
(Ⅰ)根据三视图作出空间几何体的直观图,并标明
五点的位置;
(Ⅱ)在空间几何体中,过点
作平面
的垂线,若垂足H在直线
上,求证:平面
⊥平面
;
(Ⅲ)在(Ⅱ)的条件下,求三棱锥的体积及其外接球的表面积.
正确答案
平面⊥平面
(Ⅰ)空间几何体的直观图如图所示,
且可得到平面⊥平面
,
四边形
为正方形且
(Ⅱ)证明:过点
作平面
的垂线,
垂足H在直线上,
平面
,
平面
,
,
又平面
⊥平面
,
又,故平面
⊥平面
(Ⅲ)由(Ⅱ)知,,
为等腰直角三角形,
过点作
于点
,则
,
∴
取的中点
,由于
均为直角三角形,所以
是四棱锥
的外接球的球心,半径为
已知等腰DABC中,AC = BC = 2,ACB = 120°,DABC所在平面外的一点P到三角形三顶点的距离都等于4,求直线PC与平面ABC所成的角。
正确答案
解:设点P在底面上的射影为O,连OB、OC,
则OC是PC在平面ABC内的射影,
∴PCO是PC与面ABC所成的角。
∵PA = PB = PC,
∴点P在底面的射影是DABC的外心,
注意到DABC为钝角三角形,
∴点O在DABC的外部,
∵AC = BC,O是DABC的外心,
∴OC⊥AB
在DOBC中,OC = OB,OCB = 60°,
∴DOBC为等边三角形,∴OC =" 2"
在RtDPOC中,
∴PCO = 60°。
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