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简答题

在等腰梯形ABCD中,ADBCADBC,∠ABC=60°,NBC的中点,将梯形ABCDAB旋转90°,得到梯形ABCD′(如图).

(1)求证:AC⊥平面ABC′;

(2)求证:CN∥平面ADD′;

(3)求二面角A-CN-C的余弦值.

正确答案

(1)见解析(2)见解析(3)-

(1)证明 ∵ADBCNBC的中点,∴ADNC,又ADBC,∴四边形ANCD是平行四边形,∴ANDC,又∠ABC=60°,∴ABBNAD

∴四边形ANCD是菱形,∴∠ACBDCB=30°,

∴∠BAC=90°,即ACAB,又平面CBA⊥平面ABC,平面CBA∩平面ABCAB,∴AC⊥平面ABC′.

(2)证明:∵ADBCAD′∥BC′,ADAD′=ABCBC′=B,∴平面ADD′∥平面BCC′,又CN⊂平面BCC′,∴CN∥平面ADD′.

(3)解:∵AC⊥平面ABC′,AC′⊥平面ABC.

如图建立空间直角坐标系,

AB=1,则B(1,0,0),C(0,,0),C′(0,0,),

N,∴′=(-1,0,),′=(0,-),设平面CNC的法向量为n=(xyz),则

z=1,则xy=1,∴n=(,1,1).

AC′⊥平面ABC,∴平面CAN⊥平面ABC,又BDAN,平面CAN∩平面ABCAN,∴BD⊥平面CANBDAN交于点OO则为AN的中点,O,∴平面CAN的法向量.

∴cos〈n〉=

由图形可知二面角A­CN­C为钝角,

所以二面角A­CN­C的余弦值为-

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简答题

如图,在四棱锥P-ABCD中,PD⊥平面ABCD,底面ABCD是菱形,∠BAD=60°,OACBD的交点,EPB上任意一点.

(1)证明:平面EAC⊥平面PBD

(2)若PD∥平面EAC,并且二面角B-AE-C的大小为45°,求PDAD的值.

正确答案

(1)见解析(2)∶2

(1)证明 因为PD⊥平面ABCD,∴PDAC,又ABCD是菱形,∴BDAC,又BDPDD,故AC⊥平面PBD,又AC⊂平面EAC.

所以平面EAC⊥平面PBD.

(2)解 连接OE

因为PD∥平面EAC,所以PDOE,所以OE⊥平面ABCD,又OBD的中点,故此时EPB的中点,以点O为坐标原点,射线OAOBOE所在直线分别为xyz轴,建立空间直角坐标系O-xyz.

OBmOEh,则OAmAB(0,m,0),E(0,0,h),=(-mm,0),=(0,-mh),向量n1=(0,1,0)为平面AEC的一个法向量,设平面ABE的一个法向量n2=(xyz)

n2·=0,且n2·=0,

即-mxmy=0且-myhz=0.

x=1,则yz,则n2

∴cos 45°=|cos〈n1n2〉|=,解得,故PDAD=2h∶2mhm∶2.

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简答题

如图,四棱锥的底面为矩形,是四棱锥的高,

所成角为的中点,上的动点.

(Ⅰ)证明:

(Ⅱ)若,求直线与平面所成角的大小.

正确答案

(Ⅰ) 建立如图所示空间直角坐标系.

于是,

所以.………………6分

(Ⅱ)若,则

设平面的法向量为

,得:,令,则

于是,而

与平面所成角为,所以

所以与平面所成角

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简答题

如图,在边长为4的菱形中,.点分别在边上,点与点不重合,.沿翻折到的位置,使平面平面

(1)求证:平面

(2)设点满足,试探究:当取得最小值时,直线与平面所成角的大小是否一定大于?并说明理由.

正确答案

(1)证明:∵ 菱形的对角线互相垂直,∴,∴

∵ ,∴

∵ 平面⊥平面,平面平面,且平面

∴ 平面, ∵ 平面,∴ ……………4分

(2)如图,以为原点,建立空间直角坐标系

 因为,所以为等边三角形,

.又设,则

所以

所以

时,.此时,………………………………6分

设点的坐标为,由(1)知,,则.所以

, ∴          .             

,∴.   10分

设平面的法向量为,则

,∴ 

,解得:, 所以.……………………………… 8分

设直线与平面所成的角

.……………………………………………… 10分

又∵. ∵,∴

因此直线与平面所成的角大于,即结论成立

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简答题

(本小题满分14分)如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是边长为1的正方形,侧棱PA的长为2,且PAABAD的夹角都等于600PC的中点,设

(1)试用表示出向量

(2)求的长.

正确答案

(1)

(2)

(1)∵是PC的中点,∴

(2)

.

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