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题型:简答题
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简答题

如图,四棱锥P-ABCD的底面是正方形,PD⊥底面ABCD,点E在棱PB上.

(Ⅰ)求证:平面AEC⊥平面PDB;

(Ⅱ)当PD=AB且E为PB的中点时,求AE与平面PDB所成的角的大小。

正确答案

(Ⅰ)证明:∵四边形ABCD是正方形,

∴AC⊥BD,

∵PD⊥底面ABCD,

∴PD⊥AC,

∴AC⊥平面PDB,

∴平面AEC⊥平面PDB。

(Ⅱ)解:设AC∩BD=D,连结OE,

由(I)知AC⊥平面PDB于O,

∴∠AEO为AE与平面PDB所成的角,

∵O,E分别为DB,PB的中点,

∴OE∥PD,OE=PD,

又∵PD⊥底面ABCD,

∴OE⊥底面ABCD,OE⊥AO,

在Rt△AOE中,

∴∠AEO=45°,即AE与平面PDB所成的角为45°。

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简答题

如图,四棱锥P-ABCD的底面是正方形,PD⊥底面ABCD,点E在棱PB上,

(Ⅰ)求证:平面AEC⊥平面PDB:

(Ⅱ)当PD=AB,且为PB的中点时,求AE与平面PDB所成的角的大小。

正确答案

(Ⅰ)证明:∵四边形ABCD是正方彤,

∴AC⊥BD,

∵PD⊥底面ABCD,

∴PD⊥AC,

∴AC⊥平面PDB,

∴平面AEC⊥面PDB。

(Ⅱ)解:设AC∩BD=O,连接OE,由(Ⅰ)知,AC⊥平面PDB于点D,

∴∠AEO为AE与平面PDB所成的角,

∵点O,E分别为DB,PB的中点, 

∴OE∥PD,OE=PD,

又PD⊥底面ABCD,

∴OE⊥底面ABCD,OE⊥AO,

在Rt△AOE中,OE=PD=AB=AO,

∴∠AEO=45°,

即AE与平面PDB所成的角为45°。

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简答题

如图,l1、l2是互相垂直的异面直线,MN是它们的公垂线段.点A、B在l1上,C在l2上,AM=MB=MN,

(Ⅰ)证明:AC⊥NB;

(Ⅱ)若∠ACB=60°,求NB与平面ABC所成角的余弦值.

正确答案

(I)证明:由已知l2⊥MN,l2⊥l1,MN∩l1=M,

可得l2⊥平面ABN,

由已知MN⊥l1,AM=MB=MN,

可知AN=NB且AN⊥NB,

又AN为AC在平面ABN内的射影,

∴AC⊥NB.

(Ⅱ)解:∵Rt△CNA≌Rt△CNB,

∴AC=BC,

又已知∠ACB=60°,因此△ABC为正三角形,

∵Rt△ANB≌Rt△CNB,

∴NC=NA=NB,

因此N在平面ABC内的射影H是正三角形ABC的中心,

连结BH,∠NBH即为NB与平面ABC所成的角,

在Rt△NHB中,

∴NB与平面ABC所成角的余弦值为

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简答题

如图,正三棱柱ABC-A1B1C1的底面边长为a,侧棱长为a,

(1)建立适当的坐标系,并写出点A、B、A1、C1的坐标;

(2)求AC1与侧面ABB1A1所成的角。

正确答案

解:(1)如图,以点A为坐标原点O,以AB所在直线为Oy轴,

以AA1所在直线为Oz轴,以经过原点且

与平面垂直的直线为Ox轴,

建立空间直角坐标系,

由已知,

(2)坐标系如图,取的中点M,

于是有

,有

由于

所以,

∴AC1与AM所成的角就是AC1与侧面所成的角,

所以,AC1与AM所成的角,

即AC1与侧面所成的角为30°。

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简答题

如图,在三棱锥中V-ABC中,VC⊥底面ABC,AC⊥BC,D是AB的中点,且AC=BC=a,∠VDC=θ

(1)求证:平面VAB⊥平面VCD;

(2)试确定角θ的值,使得直线BC与平面VAB所成的角为

正确答案

解:(1)∵

是等腰三角形

又D是AB的中点

又VC⊥底面ABC

于是平面

平面

∴平面平面

(2)过点C在平面内作于H,

则由(1)知平面

连接,于是就是直线与平面所成的角

依题意

所以在中,

中,

故当时,直线与平面所成的角为

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简答题

如图,在三棱锥V-ABC中,VC⊥底面ABC,AC⊥BC,D是AB的中点,且AC=BC=a,∠VDC=θ(0<θ<)。

(1)求证:平面VAB⊥平面VCD;

(2)试确定角θ的值,使得直线BC与平面VAB所成的角为

正确答案

解:(1)∵

是等腰三角形,

又D是AB的中点,

底面

于是平面

平面

∴平面平面

(2) 过点C在平面内作于H,

则由(1)知平面

连接,于是就是直线与平面所成的角

依题意

所以,在中,

中,

故当时,直线BC与平面VAB所成的角为

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简答题

三棱锥P-ABC中,∠BAC=90°,PA=PB=PC=BC=2AB=2,

(1) 求证:面PBC⊥面ABC;

(2) 求二面角B-AP-C的余弦值.

正确答案

(1)证明:取BC中点O,连接AO,PO,

由已知△BAC为直角三角形,所以可得OA=OB=OC,

又知PA=PB=PC,则△POA≌△POB≌△POC,

∴∠POA=∠POB=∠POC=90°,

∴PO⊥OB,PO⊥OA,OB∩OA=O,

所以PO⊥面BCD,

又PO面ABC,

∴面PBC⊥面ABC。

(2)解:过O作OD与BC垂直,交AC于D点,

如图建立坐标系O-xyz,

设面PAB的法向量为n1=(x,y,z),

由n1· =0,n1·=0,可知n1=(1,-,1);

同理可求得面PAC的法向量为n2=(3,,1),

∴cos(n1,n2)=

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简答题

如图,在四棱锥P﹣ABCD中,底面ABCD为矩形,PA⊥AB,PA⊥AD,PA=AD=2AB,E为线段AD上的一点,且

(I)当BE⊥PC时,求λ的值;

(II)求直线PB与平面PAC所成的角的大小.

正确答案

解:(I)以A为原点,以AB,AD,AP为x轴,y轴,z轴建立空间直角坐标系,

设AB=1,则PA=AD=2,

又设|AE|=y,则:=(1,2,﹣2),

=0,可得﹣1+2y=0,∴

又∵,∴,∴λ=

(II)由(I)知面PAC的法向量为

又因为

设PB与面PAC所成的角为α,

则:

∴PB所求PB与面PAC所成的角的大小为:

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简答题

已知空间三点A(0,2,3) 、B (-2 ,1 ,6 )、C(1,-1,5).

(1)求以为邻边的平行四边形面积;

(2)若,且a分别与垂直,求向量a的坐标.

正确答案

解:(1)由题中条件可知=(-2,-1,3),=(1,-3,2),

∴以为邻边的平行四边形面积

(2)设a=(x,y,z),

由题意得

解得

∴a=(1,1,1)或a=(-1,-1,-1)。

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简答题

如图,在四棱台ABCD-A1B1C1D1中,下底ABCD是边长为2的正方形,上底A1B1C1D1是边长为1的正方形,侧棱DD1⊥平面ABCD,DD1=2.

(Ⅰ)求证:B1B∥平面D1AC;

(Ⅱ)求二面角B1-AD1-C的余弦值.

正确答案

以D为原点,以DA、DC、DD1所在直线分别为x轴,z轴建立空间直角坐标系D-xyz如图,

则有A(2,0,0),B(2,2,0),C(0,2,0),A1(1,0,2),

B1(1,1,2),C1(0,1,2),D1(0,0,2).…(3分)

(Ⅰ)证明:设AC∩BD=E,连接D1、E,

则有E(1,1,0),==(1,1,-2),

所以B1B∥D1E,

∵BB⊄平面D1AC,D1E⊂平面D1AC,

∴B1B∥平面D1AC;…(6分)

( II)=(1,1,0),=(2,0,-2),

=(x,y,z)为平面AB1D1的法向量,

=x+y=0,=2x-2z=0.

于是令x=1,则y=-1,z=1.

=(1,-1,1)…(8分)

同理可以求得平面D1AC的一个法向量=(1,1,1),…(10分)

cos<>==

∴二面角B1-AD1-C的余弦值为.…(12分)

百度题库 > 高考 > 数学 > 立体几何中的向量方法

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