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题型:简答题
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简答题

已知四棱锥的底面是正方形,底面上的任意一点.

(1)求证:平面平面

(2)当时,求二面角的大小.

正确答案

(1)证明详见解析;(2).

试题分析:(1)证明平面内的直线垂直平面内的两条相交直线,即可证明平面平面;(2)为方便计算,不妨设,先以为原点,所在的直线分别为轴建立空间直角坐标系,写给相应点的坐标,然后分别求出平面和平面的一个法向量,接着计算出这两个法向量夹角的余弦值,根据二面角的图形与计算出的余弦值,确定二面角的大小即可.

试题解析:(1)底面,所以               2分

底面是正方形,所以                   4分

所以平面平面

所以平面平面                        5分

(2)证明:点为坐标原点,所在的直线分别为轴,建立空间直角坐标系,设

由题意得,            6分

,又

设平面的法向量为,则

,令,则,          8分

设平面的法向量为,则

,令,则           10分

设二面角的平面角为,则.

显然二面角的平面角为为钝角,所以

即二面角的大小为                 12分.

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简答题

四棱锥S-ABCD中,底面ABCD为平行四边形,侧面SBC底面ABCD.已知ABC=45o,AB=2,BC=2,SA=SB=

(1)证明:SABC;

(2)求直线SD与平面SAB所成角的正弦值.

正确答案

(1)详见解析,(2).

试题分析:(1)已知条件为面面垂直,因此由面面垂直性质定理转化为线面垂直. 作,由侧面底面,得平面.证明线线垂直,有两个思路,一是通过线面垂直转化,二是利用空间向量计算.本题考虑到第二小题,采取空间向量方法. 利用空间向量以算代证,关键正确表示各点及对应向量的坐标,利用空间向量数量积进行论证.(2)利用空间向量求线面角,关键正确求出平面的一个法向量,利用两向量夹角的余弦值的绝对值等于线面角的正弦值的等量关系进行求解.

试题解析:(1)作,垂足为,连结

由侧面底面

平面   ..2

因为,所以   3

为等腰直角三角形,     4

如图,以为坐标原点,轴正向,建立直角坐标系.

   6

,所以    8

(2)设为平面SAB的法向量

  得     所以

令x=1                        10

              12

与平面所成的角与所成的角互余.

所以,直线与平面所成的角正弦值为           13

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简答题

如图所示,平行六面体ABCD—A1B1C1D1中,以顶点A为端点的三条棱长度都为1,且两

两夹角为60°.

(1)求AC1的长;

(2)求BD1与AC夹角的余弦值.

正确答案

(1) AC1的长为 (2) AC与BD1夹角的余弦值为

=a,=b,=c,

则|a|=|b|=|c|=1,〈a,b〉=〈b,c〉=〈c,a〉=60°,

∴a·b=b·c=c·a=.

(1)||2=(a+b+c)2

=a2+b2+c2+2(a·b+b·c+c·a)

=1+1+1+2×(++)=6,

∴||=,即AC1的长为.

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

∴||=,||=,

·=(b+c-a)·(a+b)

=b2-a2+a·c+b·c=1.

∴cos〈,〉==.

∴AC与BD1夹角的余弦值为.

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简答题

(本小题14分)

如图2,在四面体中,

(1)设的中点,证明:在上存在一点,使,并计算的值;

(2)求二面角的平面角的余弦值.

正确答案

解法一:(1)在平面内作,连接.…………1分

 又, 

  ,  。        

的中点,则         …………4分

在等腰中,, 

中,  ……4分

中,,   …5分

                       …………8分

(2)连接

知:.

又由.

,

的中点,

,

,,

为二面角的平面角                …………10分

在等腰中,

中,

中, .           …………12分

                     …………14分

解法二:在平面中,过点,作,取为坐标原点,分别以,所在的直线为轴,轴,轴,建立空间直角坐标系 (如图所示)       …………1分

中点,      …………2分

 .

 即.      …………6分

所以存在点 使得 且.      …………8分

(2)记平面的法向量为,则由,且

, 故可取          …………10分

又平面的法向量为.                    …………11分

.                    …………13分

二面角的平面角是锐角,记为,则 …………14分

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简答题

已知:正四棱柱ABCD—A1B1C1D1中,底面边长为2,侧棱长为4,E、F分别为棱AB、BC的中点.

(1)求证:平面B1EF⊥平面BDD1B1

(2)求点D1到平面B1EF的距离.

正确答案

(1)证明略 (2)

(1) 建立如图所示的空间直角坐标系,则D(0,0,0),

B(2,2,0),E(2,0),

F(,2,0),D1(0,0,4),

B1(2,2,4).

=(-,0),=(2,2,0),=(0,0,4),

·=0,·=0.

∴EF⊥DB,EF⊥DD1,DD1∩BD=D,

∴EF⊥平面BDD1B1.

又EF平面B1EF,∴平面B1EF⊥平面BDD1B1.

(2) 由(1)知=(2,2,0),

=(-,0),=(0,-,-4).

设平面B1EF的法向量为n,且n=(x,y,z)

则n⊥,n⊥

即n·=(x,y,z)·(-,0)=-x+y=0,

=(x,y,z)·(0,-,-4)=-y-4z=0,

令x=1,则y=1,z=-,∴n="(1,1,-" )

∴D1到平面B1EF的距离

d===.

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