- 平面的法向量
- 共243题
如图,三棱柱ABC-A1B1C1的底面是边长为3的正三角形,侧棱AA1垂直于底面ABC,AA1=,D是CB延长线上一点,且BD=BC.
(1)求证:直线BC1∥平面AB1D;
(2)求二面角B1-AD-B的大小;
(3)求三棱锥C1-ABB1的体积。
正确答案
(I),又
,
四边形
是平行四边形,
。
又平面
,
平面
,
直线
平面
(Ⅱ)过作
于
,连结
平面
,
,
是二面角
的平面角。
,
是
的中点,
。
在中,
,即二面角
的大小为60°
Ⅲ)过作
于
,
平面
,
平面
平面
,
平面
且
为点
到平面
的距离。
,
。
分析:(1)根据三棱柱的性质,可以证出BC∥DB
,结合线面平行的判定定理可以证出直线BC
∥平面AB1D;
(2)过B作BE⊥AD于E,连接EB,根据三垂线定理得∠B
EB是二面角B
-AD-B的平面角.在Rt△BB
E中,利用三角函数的定义可算出∠B1EB=60°,即二面角B
-AD-B的大小为60°.
(3)过A作AF⊥BC于F,利用面面垂直的性质定理,可得AF⊥平面BBC
C,即AF等于点A到平面B
C
B的距离.利用等边三角形计算出AF的长为
,结合三角形B
C
B的面积等于
,用锥体体积公式可以算出三棱锥C
-ABB
的体积.
解答:解:(1)∵CB∥CB
,且BD=BC=B
C
,
∴四边形BDBC
是平行四边形,可得BC
∥DB
.
又BD?平面AB1D,BC
?平面AB
D,
∴直线BC∥平面AB
D
(2)过作
于
,连结
平面
,
,
是二面角
的平面角。
,
是
的中点,
。
在中,
,即二面角
的大小为60°
(3)过作
于
,
平面
,
平面
平面
,
平面
且
为点
到平面
的距离。
,
。
点评:本题以一个特殊正三棱柱为载体,适当加以变化,求三棱锥的体积并求二面角的大小,着重考查了空间线面平行的判定、面面垂直的判定与性质等知识点,属于中档题.
如图,在直棱柱
(I)证明:;
(II)求直线所成角的正弦值。
正确答案
(I)见解析(II)
(1)因为平面
,所以
为
在平面
内的投影;因为
,由三垂线定理可知
;
(2)以A为原点,AB所在边为x轴,AD所在边为y轴,AA1所在边为z轴建立空间直角坐标系,则,所以
,
;
因为,
,所以
,因为
,所以
,故
,所以
,设
为
的法向量,则
,令
,所以
为
的一个法向量;因为
,
,所以
所以直线
所成角的正弦值
.
如图,在四棱锥中,底面
为平行四边形,
底面
,
,
,
,
,E在棱
上, (Ⅰ) 当
时,求证:
平面
; (Ⅱ) 当二面角
的大小为
时,求直线
与平面
所成角的正弦值.
正确答案
解:在中,
,
又
,
以A为坐标原点,
所在直线为
轴,
轴,
轴建立空间直角坐标系,则
,
,
(1)
(2) ,
底面
,
为二面角
的平面角,即
=
,此时E为
的中点
设平面的法向量为
计算可得
即直线与平面
所成角的正弦值为
.
本试题主要考查了对于空间中点线面位置关系的综合运用,关怀与线面垂直的判定定理的运用,以及二面角和线面角的知识的汇总试题,可以利用几何方法解,也可以通过建立空间直角坐标系解得 。
四棱锥中,
面
,
为菱形,且有
,
,∠
,
为
中点.
(Ⅰ)证明:面
;
(Ⅱ)求二面角的平面角的余弦值.
正确答案
(Ⅰ)∵为菱形,∴
设为
的中心,连结
,则有
∥
又∵面
,∴
,∴
∴垂直于面
内的两条相交直线
∴ --------------6分
(Ⅱ)建立如图所示坐标系,则有
--------------------8分
设分别是面ABE和面ABC的法向量
由解得
,同理可得
----------10分
所以二面角的平面角的余弦值为
.
略
如图,四棱锥的底面
为一直角梯形,其中
,
底面
,
是
的中点.
(1)试用表示
,并判断直线
与平面
的位置关系;
(2)若平面
,求异面直线
与
所成角的余弦值.
正确答案
解:设,建立如图所示空间直角坐标系,
,
,
,
. ……(2分)
(1),
,
所以, ……(5分)
平面
,
平面
. ……(7分)
(2)平面
,
,即
.
,
,即
. ……(10分)
, ……(11分)
,
所以异面直线与
所成角的余弦值为
. ……(14分)
略
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