- 立体几何中的向量方法
- 共7934题
如图,已知四棱锥中,
平面
,底面
是直角梯形,
且.
(1)求证:平面
;
(2)求证:平面
;
(3)若是
的中点,求三棱锥
的体积.
正确答案
(1)证明过程详见解析;(2)证明过程详见解析;(3).
试题分析:本题主要以四棱锥为几何背景,考查线面平行、线面垂直以及三棱锥的体积等基础知识,考查学生的空间想象能力、逻辑推理能力、转化能力、计算能力.第一问,利用ABCD为直角梯形,所以得到AB//CD,利用线面平行的判定,得AB//平面PCD;第二问,在三角形ABC中,先利用余弦定理求出AC边长,再根据勾股定理判断,而
,利用线面垂直的判定,
平面PAC;第三问,由于
平面ADC,所以M到平面ADC的距离为PA的一半,将
转化为
,作
,在三角形ACB中,解出AE和CE的值,即AD和DC的值,即可得到直角三角形ADC的面积,从而利用三棱锥的体积公式计算体积.
试题解析:(1)底面
是直角梯形,且
,
, 1分
又平面
2分
平面
3分
∴∥平面
4分
(2),
,
5分
则
∴ 6分
平面
,
平面
∴ 7分
又 8分
∴平面
9分
(3)在直角梯形中,过
作
于点
,
则四边形为矩形,
10分
在中可得
故 11分
∵是
中点,
∴到面
的距离是
到面
距离的一半 12分
∴ 14分
在圆锥中,已知
,
的直径
,点
在底面圆周上,且
,
为
的中点.
(1)证明:平面
;
(2)求点到面
的距离.
正确答案
(1)证明详见解析;(2).
试题分析:(1)先证,再由线面垂直的判定定理证明
平面
;(2)作
,垂足为
,可证
平面
,在
中,利用等面积法可求
.
试题解析:(1)证明:面
,且
面
2分
由于是直径,且点
在圆周上,故有
点
分别是
的中点
∥
5分
又
面
7分
(2)由(1)知面
,又有
面
面
面
9分
面
面
=
作,垂足为
,则有
面
从而面
11分
在中,
13分
14分
已知是三条不同的直线,
是三个不同的平面,下列命题:
①若,
,则
; ②若
,
,则
;
③若,
,
,则
; ④若
,则
.
其中真命题是_ __.(写出所有真命题的序号).
正确答案
①④
试题分析:根据线面平行,线线垂直,面面垂直的判定与性质,可以得到①④是正确的.
如图的几何体中,平面
,
平面
,△
为等边三角形,
,
为
的中点.
(1)求证:平面
;
(2)求证:平面平面
.
正确答案
证明见解析.
试题分析:(1)要证线面平行,关键是在平面内找一条与待证直线平行的直线,本题中,由于,
是中点,故很容易让人联想到取另一中点,这里我们取
中点
,则
∥
∥
,
,故
是平行四边形,从而有
∥
,平行线找到了,结论得证;(2)要证面垂直,就是要证线面垂直,关键是找哪个平面内的直线,同样本题里由于
是等边三角形,故
,从而很快得到结论
平面
,而(1)中有
∥
,则有
平面
,这就是我们要的平面的垂线,由此就证得了面面垂直.
试题解析:(1)证明:取的中点
,连结
.
∵为
的中点,∴
且
.
∵平面
,
平面
,
∴,∴
. 又
,∴
.
∴四边形为平行四边形,则
.
∵平面
,
平面
, ∴
平面
. 7分
(2)证明:∵为等边三角形,
为
的中点,∴
∵平面
,
,∴
.
∵,∴
又
,
∴平面
.
∵平面
, ∴平面
平面
. 14分
如图,在正方体中,已知
是棱
的中点.
求证:(1)平面
,
(2)直线∥平面
;
正确答案
详见解析
试题分析:(1)要想证平面
只需在面
内证两条相交线AB和
都和
垂直即可。利用线面垂直可证AB和
垂直,利用正方形对角线性质可得
和
垂直。问题即得证。(2)根据线面平行的判定定理可知需在面
内证得一条直线与
平行,连结
交
于
,连结
,由正方形对角线性质可知N为
中点,又因为
是棱
的中点,可知中位线
∥
,,从而问题得证。
试题解析:证明:(1)正方体中,
,
∴平面
,
∵平面
,
∴,
又 ∵,
∴平面
,
(2)如图,连结交
于
,连结
,
∵ 在正方体中,
∴ 是
的中点,
又∵是棱
的中点,
∴ ∥
,
又 ∵ 平面
,
平面
,
∴直线∥平面
;
如图,在长方体中,
.
(1)若点在对角线
上移动,求证:
⊥
;
(2)当为棱
中点时,求点
到平面
的距离。
正确答案
(1)详见解析;(2).
试题分析:(1)连结,要证
,只要证
,只要证
平面
事实上,在正方形中,
,且有
,从而有
,结论可证.
(2)连结,因为
,可利用等积法求点
到平面
的距离.
证明:(1)由长方体 ,得:
面
而
面
∴
即
又由正方形,得:
, 而
∴ 面
于是
而即
6分
解:(2)过
作
垂直
于
,则
所以,设点
到平面
的距离为
则由有
,得
12分
如图,在四棱锥P—ABCD中,底面ABCD为直角梯形,AD∥BC,∠ADC=90°,平面PAD⊥底面ABCD,Q为AD的中点,M是棱PC上的点,PA=PD=2,BC=AD=1,CD=
.
(1)若点M是棱PC的中点,求证:PA∥平面BMQ;
(2)若二面角M—BQ—C为30°,设PM=tMC,试确定t的值.
正确答案
(1)见解析 (2)t=3.
(1)证明 连接AC,交BQ于N,连接MN.
∵BC∥AD且BC=AD,
即BC綊AQ.
∴四边形BCQA为平行四边形,且N为AC中点,
又∵点M是棱PC的中点,
∴MN∥PA.
∵MN⊂平面BMQ,PA⊄平面BMQ,
∴PA∥平面BMQ.
(2)解 ∵PA=PD,Q为AD的中点,
∴PQ⊥AD.∵平面PAD⊥平面ABCD,
且平面PAD∩平面ABCD=AD,
∴PQ⊥平面ABCD.
如图,以Q为原点建立空间直角坐标系.
则平面BQC的法向量为n=(0,0,1);
Q(0,0,0),P(0,0,),B(0,
,0),C(-1,
,0).
设M(x,y,z),则=(x,y,z-
),
=(-1-x,
-y,-z),
∵=t
,
∴∴
在平面MBQ中,=(0,
,0),
=
,
∴平面MBQ的法向量为m=(,0,t).
∵二面角M—BQ—C为30°,
cos 30°==
=
,∴t=3.
在如图所示的多面体中,,
.
(Ⅰ)求证:;
(Ⅱ)求证:.
正确答案
证明过程详见试题解析.
试题分析:(Ⅰ)由线线垂直得到线面垂直,再根据直线所在的平面得到线线垂直;(Ⅱ)根据性质定理:“一条直线与一个平面平行,那么过这条直线作一个平面与此平面相交,那么该直线与交线平行.”来证明.
试题解析:(Ⅰ)证明:因为,
, 又
,
平面
,所以
平面
.由于
平面
, 所以
.
(Ⅱ)证明:因为,又
平面
,
平面
,所以
平面
, 而
平面
,平面
平面
,所以
.
在棱长为1的正方体ABCD﹣A1B1C1D1中,过对角线BD1的一个平面交AA1于E,交CC1于F,得四边形BFD1E,给出下列结论:
①四边形BFD1E有可能为梯形
②四边形BFD1E有可能为菱形
③四边形BFD1E在底面ABCD内的投影一定是正方形
④四边形BFD1E有可能垂直于平面BB1D1D
⑤四边形BFD1E面积的最小值为
其中正确的是 (请写出所有正确结论的序号)
正确答案
②③④⑤
试题分析:四边形BFD1E有两组对边分别平行知是一个平行四边形,故①不正确,
当两条棱上的交点是中点时,四边形BFD1E为菱形,四边形BFD1E垂直于平面BB1D1D,故②④正确,
四边形BFD1E在底面ABCD内的投影是面ABCD,一定是正方形,故③正确,
当E,F分别是两条棱的中点时,四边形BFD1E面积的最小值为,故⑤正确.
总上可知有②③④⑤正确,
过两平行平面α、β外的点P两条直线AB与CD,它们分别交α于A、C两点,交β于B、D两点,若PA=6,AC=9,PB=8,则BD的长为_______.
正确答案
12
试题分析:当两个平面在点P的同侧时如图(1)所示,当点P在两个面的中间时如图(2)所示由面面平行的性质定理可得AC与BD平行,,所以
。
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