- 立体几何中的向量方法
- 共7934题
,
,
,求证:
。
正确答案
证明见解析
证:过作
∴
过作
∴
∴
(本小题满分14分)
如图,在四棱锥
中,底面
是正方形,侧棱
底面
,
,
是
的中点。
(1)证明:;
(2)求以
为轴旋转所围成的几何体体积。
正确答案
(2)
解:(1)连接交
于
,连接
…………2分
是正方形,
∴为
中点,
为
的中点,
∴ …………………5分
又平面
,
………………7分
(2)过作
的垂线,垂足为
,
则几何体为为半径,分别以
为高的两个圆锥的组合体
侧棱底面
∴,
,
∴……………………9分
…………10分
=…………12分
=
…………14分
已知直线直线
,a,b异面,
面
,
。求证:
。
正确答案
证明见解析
本试题主要是考查了线面平行的判定,同时考查了线面垂直的定义的运用
证明:过a上一点作直线c,使且
,则
。
a,c确定一平面,
,
面
,那么
,在
内,
。
所以,
。考核线面垂直的定义,线面平行的判定。中难度。
如图,在三棱柱中,点
分别是
的中点,
为
的重心,取
三点中的一点作为点
,是否存在一点,使得三棱柱恰有2条棱和平面
平行,若存在,写出这个点;若不存在,说明理由.
正确答案
存在适合题意的一点,它是点.
平面和3条侧棱都平行,平面
和6条底边都平行,均不适合题意.过点
作
的平行线,可得只有
和
和平面
平行,所以存在适合题意的一点,它是点
.
已知:,α⊥γ,β⊥γ,b∥α,b∥β.
求证:a⊥γ且b⊥γ.
正确答案
在a上任取一点P,过P作PQ⊥r.
∵β⊥r, ∴,
∵α⊥r, ∴,
∴PQ与a重合,故a⊥r.
过b和点P作平面S,
则S和α交于PQ1,S和β交于PQ2,
∵b∥α,b∥β
∴b∥PQ1,且b∥PQ2.
于是PQ1和PQ2与a重合,
故b∥a, 而a⊥r, ∴b⊥r.
如图已知:菱形所在平面与直角梯形
所在平面互相垂直,
,
点
分别是线段
的中点.
(1)求证:平面平面
;
(2)点在直线
上,且
//平面
,求平面
与平面
所成角的余弦值。
正确答案
(1)证明详见解析;(2).
试题分析:(1)先证,由面面垂直的性质定理得到
平面
,所以
,由勾股定理证
,所以由线面垂直的判定定理得
平面
,所以面面垂直的判定定理得平面
平面
;(2)首先建立空间直角坐标系,再写出各点坐标,由共面向量定理,得
,所以求出
,得出点
的坐标是:
,由(1)得平面
的法向量是
,根据条件得平面
的法向量是
,所以
.
试题解析:(1)证明:在菱形中,因为
,所以
是等边三角形,
又是线段
的中点,所以
,
因为平面平面
,所以
平面
,所以
; 2分
在直角梯形中,
,
,得到:
,
从而,所以
, 4分
所以平面
,又
平面
,所以平面
平面
; 6分
(2)由(1)平面
,如图,分别以
所在直线为
轴,
轴,
轴建立空间直角坐标系,
则,
7分
设点的坐标是
,则
共面,
所以存在实数使得:
,
得到:.即点
的坐标是:
, 8分
由(1)知道:平面的法向量是
,
设平面的法向量是
,
则:, 9分
令,则
,即
,
所以, 11分
即平面与平面
所成角的余弦值是
. 12分
(本小题满分14分)
如图,在四面体PABC中,PA=PB,CA=CB,D、E、F、G分别是PA,AC、CB、BP的中点.
(1)求证:D、E、F、G四点共面;
(2)求证:PC⊥AB;
(3)若△ABC和△PAB都是等腰直角三角形,且AB=2,,求四面体PABC的体积.
正确答案
(1)只需证DG//EF; (2)只需证AB⊥面POC;(3)。
试题分析:(1)依题意DG//AB……1分,
EF∥AB…2分,
所以DG//EF……3分,
DG、EF共面,从而D、E、F、G四点共面……4分。
(2)取AB中点为O,连接PO、CO……5分
因为PA=PB, CA=CB,所以PO⊥AB,CO⊥AB……7分,
因为PO∩CO=D,所以AB⊥面POC……8分
PC面POC,所以AB⊥PC……9分
(3)因为△ABC和PAB是等腰直角三角形,所以…10分,
因为所以OP⊥OC……11分,
又PO⊥AB,且AB∩OC=O,所以PO⊥面ABC……12分
……14分(公式1分,其他1分)
点评:第三问,把三棱锥P-ABC体积的求法转化为求棱锥A-POB和棱锥B-POC的体积之和是解决问题的关键。
矩形中,
⊥面
,
,
上的点,且
⊥面
,
、
交于点
.
(1)求证:⊥
;
(2)求证://面
.
正确答案
(1)略(2)略
(1)由⊥面
,得
,由
⊥面
,得
根据线面垂直的判定定理得证;(2)由已知易证
为
的中位线,根据线面平行的判定定理得证。
如图,四面体被一平面所截,截面
是一个矩形.
求证:平面
.
正确答案
证明见解析
∵截面是一个矩形,∴
,∵
平面
,∴
平面
,
又∵平面
,平面
平面
,∴
,∵
平面
,
∴平面
.
已知a、b、c是平面α内相交于一点O的三条直线,而直线l和α相交,并且和a、b、c三条直线成等角.
求证:l⊥α
正确答案
证法一:分别在a、b、c上取点A、B、C并使AO = BO = CO.设l经过O,在l上取一点P,在△POA、△POB、△POC中,
∵PO公用,AO = BO = CO,∠POA =∠POB=∠POC,
∴△POA≌△POB≌△POC
∴PA = PB = PC.取AB中点D.连结OD、PD,则OD⊥AB,PD⊥AB,
∵
∴ AB⊥平面POD
∵PO平面POD.
∴PO⊥AB.
同理可证 PO⊥BC
∵,
,
∴ PO⊥α,即l⊥α
若l不经过O时,可经过O作∥l.用上述方法证明
⊥α,
∴l⊥α.
证法二:采用反证法
假设l不和α垂直,则l和α斜交于O.
同证法一,得到PA = PB = PC.
过P作于
,则
,O是△ABC的外心.因为O也是△ABC的外心,这样,△ABC有两个外心,这是不可能的.
∴假设l不和α垂直是不成立的.
∴l⊥α
若l不经过O点时,过O作∥l,用上述同样的方法可证
⊥α,
∴l⊥α
评述:(1)证明线面垂直时,一般都采用直接证法(如证法一),有时也采用反证法(如证法二)或同一法.
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