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题型:简答题
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简答题

如图所示,在三棱锥S-ABC中,平面SAB⊥平面ABC,AC⊥AB,SA=SB=AB=2,AC=1

(1)求异面直线AB与SC所成的角的余弦值;

(2)在线段AB上求一点D,使CD与平面SAC成45°角.

正确答案

(1)取AB的中点O,连接OS,则有OS⊥AB

又∵平面SAB⊥平面ABC,

∴OS⊥平面ABC       …(2分)

∴以AB为x轴,OS为z轴,过O作AC的平行线为y轴,如图,建立空间直角坐标系O-xyz.

∵A(-1,0,0),B(1,0,0),C(-1,1,0),

S(0,0,),

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

∴cos<>===-…(5分)

又异面直线AB与SC所成角大于0,小于等于,故异面直线AB与SC所成的角的余弦值为…(6分)

(2)依题意可设D(a,0,0),其中a∈[-1,1],

=(a+1,-1,0)

设平面SAC的法向量为=(x,y,z),

=(-1,0,-),=(0,1,0)

,取=(,0,-1)…(8分)

设CD与平面SAC所成的角为θ,则sinθ=|cos<>|==

(a+1)=…(10分)

两边同平方,化简得a2+2a-1=0

∴a=-1-(舍去)或者a=-1

所以满足条件的点D的坐标为(-1,0,0)…(12分)

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题型:简答题
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简答题

在三棱锥P-ABC内,已知PA=PC=AC=,AB=BC=1,面PAC⊥面ABC,E是BC的中点.

(1)求直线PE与AC所成角的余弦值;

(2)求直线PB与平面ABC所成的角的正弦值;

(3)求点C到平面PAB的距离.

正确答案

(1)分别取AB,AC的中点F,H,连接PH,HF,HE,EF

由于E、F分别是BC、AB的中点,故EF是△ABC的中位线,则有EF∥AC,

故∠PEF是异面直线PE与AC所成的角或补角

在△PEF中,PE=PF=,EF=

故cos∠PEF=

(2)由于PA=PC,H是AC的中点,

有PH⊥AC

又由面PAC⊥面ABC

面PAC∩面ABC=AC

有PH⊥面ABC

故∠PBH是直线PB与平面ABC所成的角

在△PBH中,PH=,PH=

∴tan∠PBH==

故sin∠PBH=

(3)∵VP-ABC=VC-PAB=S△ABC•PH=×1×1×=

又由三角形PAB的面积S△PAB=

∴点C到平面PAB的距离h==

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题型:填空题
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填空题

已知E,F分别是正方体ABCD-A1B1C1D1的棱BC和CD的中点,则A1D与EF所成角的大小为(    ),A1F与平面B1EB所成角的余弦为(    )。

正确答案

60°;

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题型:简答题
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简答题

如图,在棱长为1的正方体ABCD-A1B1C1D1中, P是侧棱CC1上的一点,CP=m。

(1) 试确定m,使得直线AP与平面BDD1B1所成角的正切值为

(2) 在线段A1C1上是否存在一个定点Q,使得对任意的m,D1Q在平面APD1上的射影垂直于AP。并证明你的结论。

正确答案

解:(1)连AC,设AC与BD相交于点O,AP与平面BDD1B1相交于点G,

连结OG,因为 PC∥平面,平面BDD1B1∩平面APC=OG,

 故OG∥PC,所以,OG=PC=

 又AO⊥BD,AO⊥BB1

所以AO⊥平面

故∠AGO是AP与平面所成的角。

在Rt△AOG中,tan∠AGO=

即m=

所以当m=时,直线AP与平面所成的角的正切值为

(2)可以推测,点Q应当是A1C1的中点O1

因为 D1O1⊥A1C1,且 D1O1⊥A1A ,

所以 D1O1⊥平面ACC1A1

又AP平面ACC1A1

故 D1O1⊥AP,

那么根据三垂线定理知,D1O1在平面APD1的射影与AP垂直。

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题型:简答题
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简答题

如图,在侧棱锥垂直底面的四棱锥ABCD-A1B1C1D1中,AD∥BC,AD⊥AB,AB=。AD=2,BC=4,AA1=2,E是DD1的中点,F是平面B1C1E与直线AA1的交点。

(1)证明:(i)EF∥A1D1

(ii)BA1⊥平面B1C1EF;

(2)求BC1与平面B1C1EF所成的角的正弦值。

正确答案

解:(1)(i)因为 平面ADD1A1

所以平面ADD1A1

又因为平面平面ADD1A1=

所以

所以

(ii)∵

所以

又因为

所以

在矩形中,F是AA1的中点,即

所以平面

(2) 设交点为H,连结

由(1)知B1C1∥EF,所以与平面所成的角

在矩形中,,得

在直角中,

,所以BC与平面所成角的正弦值是

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题型:简答题
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简答题

如图1,E、F分别是矩形ABCD的边AB、CD的中点,G是EF上的一点。将△GAB、△GCB分别沿AB、CD翻折成△G1AB、△G2CD,并连结G1G2,使得平面G1AB⊥平面ABCD,G1G2∥AD,且G1G2<AD,连结BG2,如图2,

(Ⅰ)证明平面G1AB⊥平面G1ADG2

(Ⅱ)当AB=12,BC=25,EG=8时,求直线BG2和平面G1ADG2所成的角。

正确答案

(Ⅰ)证明:因为平面G1AB⊥平面ABCD,

平面G1AB∩平面ABCD=AB,

AD⊥AB,AD平面ABCD,

所以AD⊥平面G1AB,

又AD平面G1ADG2

所以平面G1AB⊥平面G1ADG2

(Ⅱ)解:过点B作BH⊥AG1于点H,连结G2H,

由(Ⅰ)的结论可知,BH⊥平面G1ADG2

所以∠BG1H是BG2和平面G1ADG2所成的角,

因为平面G1AB⊥平面ABCD,平面G1AB∩平面ABCD=AB,

G1E=AB,G1E平面G1AB,

所以G1E⊥平面ABCD,

故G1E⊥EF,

因为G1G2<AD,AD=EF,

所以可在EF上取一点O,使EO=G1G2

又因为G1G2∥AD∥EO,

所以四边形G1EOG2是矩形,

由题设AB=12,BC=25,EG=8,则GF=17,

所以G2O=G1E=8,G2F=17,

OF=

因为AD⊥平面G1AB,G1G2∥AD,

所以G1G2⊥平面G1AB,

从而G1G2⊥G1B,

故BG=BE2+EG+G1G=62+82+102=200,

BG2=

又AG1=

即直线BG2与平面G1ADG2所成的角是

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题型:简答题
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简答题

(文科)在棱长为1的正方体ABCD-A′B′C′D′中,AC′为对角线,M、N分别为BB′,B′C′中点,P为线段MN中点.

(1)求DP和平面ABCD所成的角的正切;

(2)求四面体P-AC′D′的体积.

正确答案

(1)过P作PH⊥BC于足H,连DH,

∵面BC′⊥面AC,则PH⊥面ABCD,

∴DP和面ABCD所成角即为∠HDP.

在正方形BCC′B′,M,N分别为BB′,B′C′中点,P为MN中点,

又B′C′=1,则PH=,BH=,CH=

DH===

在Rt△PHD中,tan∠HDP==(6分)

(2)连BC′和B′C交于Q,因为BCC′B′为正方形,则PQ⊥BC′则PQ=B′C=,而S△AC′D′=•1•=

∴VP-AC′D′==(体积单位)(12分)

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题型:简答题
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简答题

如图,△BCD与△MCD都是边长为2的正三角形,平面MCD⊥平面BCD,AB⊥平面BCD,AB=2

(I)求直线AM与平面BCD所成角的大小;

(Ⅱ)求平面ACM与平面BCD所成二面角的正弦值。

正确答案

解:(Ⅰ)取CD中点O,连OB,OM,则OB⊥CD,OM ⊥CD

又平面MCD⊥平面BCD,则MO⊥平面BCD

所以MO∥AB

A、B、O、M共面

延长AM、BO相交于E,则∠AEB就是AM与平面BCD所成的角

所以,即

∴直线AM与平面BCD所成角的大小为45°;

(Ⅱ)CE是平面ACM与平面BCD的交线。由(I)知,O是BE的中点,则BCED是菱形

作BF⊥EC于F,连AF,则AF⊥EC

∠AFB就是二面角A-EC-B的平面角,设为θ

因为∠BCE=120°

所以∠BCF=60°

所以,所求二面角的正弦值是

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题型:简答题
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简答题

如图,已知斜三棱柱的侧面与底面ABC垂直,∠ABC=90°,BC=2,

AC=2

(1)求侧棱与底面ABC所成的角;

(2)求侧面与底面ABC所成的角;

(3)求顶点C到平面的距离。

正确答案

解:(1)取AC的中点O,连结,则

∵面与面ABC垂直,

⊥平面ABC,

即为所求,且易知=45°,

∴侧棱与底面ABC所成的角是45°。

(2)取AB的中点D,

∴AB⊥面A1OD,

即为所求,

所以,侧面与底面ABC所成的角是60°。

(3)设顶点C到平面的距离为d,

由题意,知

所以,顶点C到平面的距离为

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题型:简答题
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简答题

如图,在棱长为1的正方体ABCD-A1B1C1D1中,P是侧棱CC1上的一点,CP=m,

(Ⅰ)试确定m,使直线AP与平面BDD1B1所成角的正切值为3

(Ⅱ)在线段A1C1上是否存在一个定点Q,使得对任意的m,D1Q在平面APD1上的射影垂直于AP,并证明你的结论。

正确答案

解:(Ⅰ)连AC,设AC与BD相交于点O,

AP与平面相交于点G,连结OG,

因为PC∥平面,平面∩平面APC=OG,

故OG∥PC,

所以,OG=

又AO⊥BD,AO⊥BB1,所以AO⊥平面

故∠AGO是AP与平面所成的角,

在Rt△AOG中,tanAGO=,即m=

所以,当m=时,

直线AP与平面所成的角的正切值为3

(Ⅱ)可以推测,点Q应当是A1C1的中点O1

因为D1O1⊥A1C1,且D1O1⊥A1A,

所以D1O1⊥平面ACC1A1

又AP平面ACC1A1

故D1O1⊥AP,

那么根据三垂线定理知,D1O1在平面APD1的射影与AP垂直。

百度题库 > 高考 > 数学 > 立体几何中的向量方法

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