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题型:简答题
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简答题

如图,四棱锥中,是正三角形,四边形是矩形,且平面平面

(Ⅰ) 若点的中点,求证:平面

(II)若点为线段的中点,求二面角的正切值.

正确答案

(Ⅰ)证明:设交于点,连接,易知的中位线,

,又平面平面,得平面

(Ⅱ)解:过,过,

由已知可知平面,且,

,连接,由三垂线定理可知:为所求角

如图,平面,,由三垂线定理可知,

中,斜边,得,

中,,得,由等面积原理得,B到CE边的高为

;  在中,,则

故:

法2建立如图所示的空间直角坐标系,

,,;,

(I)设平面的法向量为

;推出, 平面

(II),故

试题分析:建立如图所示的空间直角坐标系,

,,;,

(I)设平面的法向量为

,则;又,故,而平面所以平面

(II)设平面的法向量为,

,则;由题可知平面的法向量为

,故

点评:中档题,立体几何题,是高考必考内容,往往涉及垂直关系、平行关系、角、距离、体积的计算。在计算问题中,有“几何法”和“向量法”。利用几何法,要遵循“一作、二证、三计算”的步骤,利用空间向量,省去繁琐的证明,也是解决立体几何问题的一个基本思路。对计算能力要求较高。

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题型:简答题
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简答题

如图,四棱锥S﹣ABCD的底面为正方形,SD⊥平面ABCD,SD=AD=2,请建立空间直角坐标系解决下列问题.

(1)求证:;(2)求直线与平面所成角的正弦值.

正确答案

(1)详见解析;(2)

试题分析:(1) 建立以为坐标原点,所在的直线分别为轴的空间直角坐标系,写出的坐标,计算其数量积即可证明垂直;(2)取平面的法向量,利用向量的数量积,计算向量的夹角,转化为线面角.

试题解析:(1)建立以为坐标原点,所在的直线分别为轴的空间直角坐标系,

,,,

,

(2)取平面ADS的一个法向量为,则

所以直线与平面所成角的正弦值为

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简答题

如图,四边形ABCD中,为正三角形,,AC与BD交于O点.将沿边AC折起,使D点至P点,已知PO与平面ABCD所成的角为,且P点在平面ABCD内的射影落在内.

(Ⅰ)求证:平面PBD;

(Ⅱ)若时,求二面角的余弦值。

正确答案

(1)取BD中点Q,证得Q与O重合。则面PBD

(2)

试题分析:(1)取BD中点Q,则三点共线,即Q与O重合。

面PBD

(2)因为AC面PBD,而面ABCD,所以面ABCD面PBD,则P点在面ABCD上的射影点在交线BD上(即在射线OD上),所以PO与平面ABCD所成的角。以O为坐标原点,OA为轴,OB为轴建空间直角坐标系。,因为AC面PBD,所以面PBD的法向量,设面PAB的法向量,又,由,得①,又,由,得

 ②, 在①②中令,可得,则

所以二面角的余弦值

点评:典型题,立体几何题,是高考必考内容,往往涉及垂直关系、平行关系、角、距离、体积的计算。在计算问题中,有“几何法”和“向量法”。利用几何法,要遵循“一作、二证、三计算”的步骤,将立体问题转化成平面问题,是解决立体几何问题的一个基本思路。通过就落实党的坐标系,利用空间向量,免去了繁琐的逻辑推理过程,对计算能力要求较高。

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简答题

已知正方体ABCD-A1B1C1D1中,M、N分别为BB1、C1D1的中点,建立适当的坐标系,求平面AMN的法向量.

正确答案

(-3,2,-4)为平面AMN的一个法向量.

  以D为原点,DA、DC、DD1所在直线为坐标轴建立空间直角坐标系.(如图所示).

设棱长为1,则A(1,0,0),M(1,1,),N(0,,1).

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

设平面AMN的法向量n=(x,y,z)

令y=2,∴x=-3,z=-4.∴n=(-3,2,-4).

∴(-3,2,-4)为平面AMN的一个法向量.

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简答题

如图所示,正四面体V—ABC的高VD的中点为O,VC的中点为M.

(1)求证:AO、BO、CO两两垂直;

(2)求〈,〉.

正确答案

(1)证明略(2)45°

(1) 设=a,=b, =c,正四面体的棱长为1,

=(a+b+c),=(b+c-5a),

=(a+c-5b), =(a+b-5c)

·=(b+c-5a)·(a+c-5b)

=(18a·b-9|a|2

=(18×1×1·cos60°-9)=0.

,∴AO⊥BO,

同理,BO⊥CO,

∴AO、BO、CO两两垂直.

(2) =+=-(a+b+c)+

=(-2a-2b+c).

∴||==

||==

·=(-2a-2b+c)·(b+c-5a)=

∴cos〈,〉==

∵〈,〉∈(0,),∴〈, 〉=45°.

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