- 空间几何体
- 共15406题
用六根长度均为1的铁棒焊接成一个正四面体形框架.若忽略铁棒的粗细和焊接误差,设此框架能容纳得下的最大球的半径为,能容纳得下此框架的最小球的半径为
. 则
等于_______________.
正确答案
解;实际上所求的设此框架能容纳得下的最大球的半径为,即为正四面体的内切球半径,而能容纳得下此框架的最小球的半径为
为正四面体的外接球的最小半径,把正四面体放在正方体中,利用正方体的边长求解出外接球的半径和棱长的关系,再求正四面体内切球的半径,可得结论。
如图组合体中,三棱柱的侧面
是圆柱的轴截面,
是圆柱底面圆周上不与
重合一个点。
(Ⅰ)求证:无论点如何运动,平面
平面
;
(Ⅱ)当点是弧
的中点时,求四棱锥
与圆柱的体积比。
正确答案
(1)见解析(2)
(Ⅰ)因为侧面是圆柱的的轴截面,
是圆柱底面圆周上不与
、
重合一个点,所以
又圆柱母线^平面
,
平面
,所以
,
又,所以
^平面
,
因为平面
,所以平面
平面
;
(Ⅱ)设圆柱的底面半径为,母线长为
,当点
是弧
的中点时,三角形
的面积为
,三棱柱
的体积为
,三棱锥
的体积为
,四棱锥
的体积为
,
圆柱的体积为,四棱锥
与圆柱的体积比为
用一个平面去截一个几何体,如果截面是三角形,则这个几何体可能是___________.
正确答案
三棱锥、三棱柱、三棱台
用平行于底面的平面去截三棱柱,截面是三角形,同样去截三棱锥,三棱台所得截面均为三角形.
如图,在底面是菱形的四棱锥中,
,
,
,点
在
上,且
.
(1)证明平面
;
(2)求以为棱,
与
为面的二面角的大小.
正确答案
(1)证明见答案 (2)
(1)底面
是菱形,
,
.
在△中,由
,
知.
同理平面
.
(2)如图,作交
于
,由
平面
知
平面
.
作于
,连结
,则
.
则为所求二面角的平面角,设为
.
又.
,
,
.
从而,
.
如图,设平面=EF,AB
,CD
,垂足分别为B,D,若增加一个条件,就能推出BD⊥EF,现有
①AC⊥β;
②AC与α,β所成的角相等;
③AC与CD在β内的射影在同一条直线上;
④AC∥EF。
那么上述几个条件中能成为增加条件的是_____
(填上你认为正确的所有答案序号)
正确答案
如图,在三棱柱中,
,
,
,点D是
上一点,且
。
(1)求证:平面平面
;
(2)求证:平面
;
(3)求二面角的余弦值
正确答案
(1)证明略
(2)证明略
(3)
证明:(1)依题意,
,
又,
,又
平面
平面
4分
(2)连结交
于点
,则
是
的中点,连结
.
由(Ⅰ)知,
,
是
中点
又,
平面
. 8分
(3)如图,建立空间直角坐标系,设
,
则,
,
.
,
,设平面
的一个法向量为
,则
即,令
,
.
取平面的一个法向量为
,
则cos.
所以二面角大小的余弦值为
. 13分
(本小题满分12分)
如图,在底面为平行四边形的四棱锥P—ABCD中,,
平面
,且
,点E是PD的中点.
(1)证明:;
(2)证明:平面AEC;
(3)求二面角E—AC—B的大小.
正确答案
(1)因AB是PB在平面ABCD的射影,平面ABCD,故
(4分)
(2)连BD交AC于O,连EO,易知BO=DO,PE=DE,故,
平面AEC,
平面AEC,故
平面AEC (8分)
(3)取AD中点F,连EF,FO,则易知,
,故
,故∠EOF为二面角
的平面角,又
,故
,而二面角
与二面角
互补,故二面角
的平面角为
(12分)
略
有下列四个命题:
①圆台的任意两条母线的延长线,可能相交,也可能不相交;②圆锥的母线都交于一点;③圆柱的母线都互相平行.其中正确的命题有____________.
正确答案
②③
由于圆台是用平行于底面的平面截圆锥得到的,所以其母线必交于一点,故①不正确,②③显然正确.
轴截面是直角三角形的圆锥的底面半径为r,则其轴截面面积为________.
正确答案
r2
由于圆锥的轴截面是等腰三角形,且顶角为90°,∴S轴截面=·2r·r=r2.
如图(1),△BCD内接于直角梯形A1A2A3D,已知沿△BCD三边将△A1BD、△A2BC、△A3CD翻折上去,恰好形成一个三棱锥ABCD,如图(2)所示.
(1)求证:在三棱锥ABCD中,AB⊥CD;
(2)若直角梯形的上底A1D=10,高A1A2=8,求翻折后三棱锥的侧面ACD与底面BCD所成二面角θ的余弦值.
正确答案
(1)证明:在直角梯形A1A2A3D中,
A1D⊥A1B,A2C⊥A2B,
翻折成三棱锥后仍有AB⊥AD,AB⊥AC,
∴AB⊥平面ACD.
又平面ACD,∴AB⊥CD.
(2)解:由题设可知,B、C必是A1A2、A2A3的中点,A1D=A3D.
∴A1D=A3D=10,A1B=A2B=4.
过D作DE⊥A2A3,垂足为E,得DE=8.
在Rt△DEA3中,得EA3=6,
∴A2A3=16.
于是A2C=CA3=8,CE=2.
不难得到S△BCD=36,S△CDA=32.
∵AB⊥平面ACD,
由面积射影定理得.
故侧面ACD与底面BCD所成二面角θ的余弦值为.
空间直线和平面
正四棱锥的一个对角面的面积是一个侧面面积的倍,则侧面与底面所成二面角的大小是___________。
正确答案
设地面边长为,高为
,斜高
,则
,即
,
(本题满分14分)如图,三棱锥P—ABC中,PC⊥平面ABC,PC=AC=2,AB=BC,D是PB上一点,且CD⊥平面PAB。(1)求证:AB平面PCB;(2)求二面角C—PA—B的大小.
正确答案
(Ⅰ)略 (Ⅱ) arcsin
(1)∵PC平面ABC,
平面ABC,
∴PCAB
∵CD平面PAB,
平面PAB,∴CD
AB又
,
∴AB平面PCB.…6分
(2)解法一:取AP的中点E,连结CE、DE.
∵PC=AC=2,∴CE PA,CE=
.
∵CD平面PAB,
由三垂线定理的逆定理,得DE PA.
∴为二面角C-PA-B的平面角.
由(I) AB平面PCB,又∵AB⊥BC,又AB=BC,AC=2,可求得BC=
.
在中,PB=
,
.
在中, sin∠CED=
.
∴二面角C—PA—B的大小为arcsin.…………14分
(2)解法二:
∵AB⊥BC,AB⊥平面PBC,过点B作直线l//PA,则l⊥AB,l⊥BC,以BC、BA、l所在直线为x、y、z轴建立空间直角坐标系(如图)
设平面PAB的法向量为
则 即
解得
令=" -1, " 得
= (
,0,-1)
设平面PAC的法向量为=(
).
,
,
则 即
解得 令
="1, " 得
= (1,1,0).
=
∴二面角C—PA—B的大小为arccos
垂直于正方形
所在的平面,
,异面直线
、
所成的角的余弦为
(1)求的长;
(2)在平面内求一点
(指出其位置),使
正确答案
(1)2(2)F是AD中点
(1)以DA、DC、DP所在直线分别为建立空间直角坐标系
则
(2)
又
即F是AD中点
对正多面体有如下描述:①每个面都是正多边形,棱数可以不同;②每个顶点必须有相同的棱数;③正多面体有无数个;④正多面体的一个面的边数可以是3或4.其中正确的有______.
正确答案
正多面体每个面都是正多边形,棱数必须相同,故①错误;
正多面体过每一个顶点必须有相同的棱数,故②正确;
正多面体共5种,故正多面体有无数个错误;
正四面体,正八面体,正二十面体每个面的边数为3,正六面体每一个面的边数为4,故④正确;
故答案为:②④.
(本小题满分12分)如图4,正三棱柱
中,
,
、
分别是侧棱
、
上的点,且使得折线
的长
最短.
(1)证明:平面平面
;(2)求直线
与平面
所成角的余弦值.
正确答案
(Ⅰ) 略 (Ⅱ)
:(1)∵正三棱柱中,
,
∴将侧面展开后,得到一个由三个正方形拼接而成的矩形(如图),
从而,折线的长
最短,当且仅当
、
、
、
四点共线,
∴、
分别是
、
上的三等分点,其中
.……2分(注:直接正确指出点
、
的位置,不扣分)
连结,取
中点
,
中点
,连结
、
、
.
由正三棱柱的性质,平面
平面
,
而,
平面
,
平面平面
,∴
平面
.…4分
又由(1)知,,
∴四边形是平行四边形,从而
.
∴平面
.而
平面
,∴平面
平面
.8分
(2)(法一)由(2),同理可证,平面平面
.………10分
而平面
,平面
平面
,
∴即为
在平面
上的射影,
从而
是直线
与平面
所成的角.……12分
在△中,
,
,
,由余弦定理,
,
即直线与平面
所成角的余弦值为
.…14分
(法二)取中点
为原点,
为
轴,
为
轴,建立如图所示的空间直角坐标系
,由(1)及正三棱柱的性质,可求得:
,
,
,
.
从而,
,
.…………………10分
设平面的一个法向量为
,
则,所以
,
即,解之,得
,………………………12分
取,得
,
,∴
从而
即直线
与平面
所成角的正弦值为
,
∴直线与平面
所成角的余弦值为
.…………14分
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