- 立体几何中的向量方法
- 共7934题
如图所示,已知空间四边形ABCD ,P、Q分别是△ABC和△BCD的重心,求证:PQ ∥平面ACD.
正确答案
证明:P、Q分别是△ABC和△BCD的重心,
,
即PQAD,
又PQ平面ACD,AD
平面ACD,
PQ
平面ACD.
在正三棱锥P-ABC中,三条侧棱两两互相垂直,G是△PAB的重心,E、F分别为BC、PB上的点,且BE:EC= PF:FB=1:2.求证:平面CEF⊥平面PBC.
正确答案
证明:如图,以三棱锥的顶点P为原点,以PA、PB、PC所在直线分别为x轴、y轴、z轴建立空间直角坐标系
令PA=PB=PC=3,
则A(3,0,0),B(0,3,0),C(0,0,3),E(0,2,1),F(0,1,0),G(1,1,0),P(0,0,0).
=(3,0,0),
=(1,0,0),
故,
∴PA∥FG.
而PA⊥平面PBC,
∴FG⊥平面PBC.
又FG平面EFG,
∴平面GEF⊥平面PBC.
如图所示,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,M、N分别是C1C、B1C1的中点.求证:MN∥平面A1BD.
正确答案
证明:如图,以D 为原点,DA 、DC 、DD1 所在直线分别为x 轴、y 轴、z 轴建立空间直角坐标系,
设正方体的棱长为1 ,
则可求得、D(0,0,0)、A.(1,0,1)、B(1,1,0),
于是=(1,0,1),
=(1,1,0),
设平面A1BD的法向量n=(x,y,z),
则且
,得
取x=1,得y=-1,z=-1.
∴n=(1,-1,-1).
又·
·(1,-1,-1)=0,
MN
平面A1BD.
如图,在平行六面体ABCD-A1B1C1D1中E、F、G分别是A1D1、D1D、D1C1的中点.求证:平面EFG∥平面AB1C .
正确答案
证明:设
则
而=a+b.
,
故,即EG∥AC.
又
而
,
即EF∥B1C.
又∵FG∩EF=F,AC∩B1C=C,
∴平面EFG∥平面AB1C.
已知l∥α,且l的方向向量为(2,-8,1),平面α的法向量为(1,y,2),则y=______.
正确答案
∵l∥α,
∴l的方向向量(2,-8,1)与平面α的法向量(1,y,2)垂直,
∴2×1-8×y+2=0,
解得y=.
故答案为.
将边长为2的正方形ABCD沿对角线BD折叠,使得平面ABD⊥平面CBD,AE⊥平面ABD,且AE=,
(Ⅰ)求证:DE⊥AC;
(Ⅱ)求DE与平面BEC所成角的正弦值;
(Ⅲ)直线BE上是否存在一点M,使得CM∥平面ADE,若存在,求点M的位置,若不存在,请说明理由。
正确答案
解:(Ⅰ)以A为坐标原点AB,AD,AE所在的直线分别
为x,y,z轴建立空间直角坐标系,
则,
做BD的中点F并连接CF,AF,
由题意可得CF⊥BD且,
又∵平面BDA⊥平面BDC,
∴CF⊥平面BDA,
所以C的坐标为,
∴,
∴,
故DE⊥AC。
(Ⅱ)设平面BCE的法向量为,
则,
∴,
令x=1得,,
又,
设DE与平面BCE所成角为θ,
则;
(Ⅲ)假设存在点M使得CM∥面ADE,
则,
,
∴,得
,
又因为AE⊥平面ABD,AB⊥BD,
所以AB⊥平面ADE,
因为CM∥面ADE,
则,
得,
∴,
故点M为BE的中点时,CM∥面ADE。
如图,在四棱锥P-ABCD 中,PD⊥底面ABCD ,底面ABCD为正方形,PD=DC,E 、F 分别是AB、PB的中点.
(1)求证:EF⊥CD ;
(2)在平面PAD 内求一点G ,使GF⊥平面PCB ,并证明你的结论.
正确答案
解:以DA、DC、DP所在直线为x轴、y轴、z轴建立空间直角坐标系(如图), 设AD=a,则D(0,0,0)、A(a,0,0)、B(a,a,0)、G(0,a,0),、P(0,0,a).
(1)证明:·(0,a,0)=0,
∴EF⊥DC
(2)设G(x,0,z),则G∈平面PAD.,
由题要使GF⊥平面PCB,
只需
∴
=
·(0,-a,a)=
∴z=0.
∴点G的坐标为,即点G为AD的中点.
如图所示的几何体ABCDE中,DA⊥平面EAB,CB∥DA,EA=DA=AB=2CB,EA⊥AB,M是EC的中点,
(Ⅰ)求证:DM⊥EB;
(Ⅱ)设二面角M-BD-A的平面角为β,求cosβ.
正确答案
分别以直线AE,AB,AD为x轴、y轴、z轴,
建立如图所示的空间直角坐标系A-xyz,设CB=a,
则A(0,0,0),E(2a,0,0),B(0,2a,0),C(0,2a,a),D(0,0,2a)
所以M(a,a,).
(Ⅰ):=(a,a,-
) ,
=(-2a,2a,0)
•
=a•(-2a)+a•2a+0=0.
∴⊥
,即DM⊥EB.
(Ⅱ)设平面MBD的法向量为=(x,y,z),
=(0,2a,-2a),
由⊥
,
⊥
,得
⇒
取z=2得平面MBD的一非零法向量为=(1,2,2),
又平面BDA的一个法向量=(1,0,0).
∴cos<,
> =
=
,即cosβ=
设平面α的法向量为(1,2,-2),平面β的法向量为(-2,-4,k),若α∥β,则k=______.
正确答案
∵α∥β
∴平面α、β的法向量互相平行,
由此可得=(1,2,-2),
=(-2,-4,k),
∥
∴=
=
,解之得k=4.
故答案为:4
如图,四棱锥P-ABCD的底面是直角梯形,AB∥CD,AB⊥AD,△PAB和△PAD是两个边长为2的正三角形,DC=4,O为BD的中点,E为PA的中点,
(Ⅰ)求证:PO⊥平面ABCD;
(Ⅱ)求证:OE∥平面PDC;
(Ⅲ)求直线CB与平面PDC所成角的正弦值。
正确答案
(Ⅰ)证明:设F为DC的中点,连接BF,
则DF=AB,
∵AB⊥AD,AB=AD,AB∥DC,
∴四边形ABFD为正方形,
∵O为BD的中点,
∴O为AF,BD的交点,
∵PD=PB=2,PO⊥BD,
∵,
∴,
在三角形PAO中,,
∴PO⊥AO,
∵,
∴PO⊥平面ABCD;
(Ⅱ)证明:由(Ⅰ)知PO⊥平面ABCD,
又AB⊥AD,
所以过O分别做AD,AB的平行线,
以它们作x,y轴,以OP为z轴建立如图所示的空间直角坐标系,
由已知得:,
,
,
,
则,
,
∴,
∴,
∵,
∴OE∥平面PDC;
(Ⅲ)解:设平面PDC的法向量为,
直线CB与平面PDC所成角θ,
则,解得
,
令,
则平面PDC的一个法向量为,
又,
则,
∴直线CB与平面PDC所成角的正弦值为。
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