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题型:简答题
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简答题

如图,是边长为的正方形,平面与平面所成角为.

(1)求证:平面

(2)求二面角的余弦值;

(3)设点是线段上一个动点,试确定点的位置,使得平面,并证明你的结论.

正确答案

(1) 参考解析;(2) ; (3)

试题分析:(1)因为要证平面即直线与平面垂直的证明,通过证明这条直线垂直平面内的两条相交直线即可,依题意易得到.

(2)因为要求二面角的余弦值,一般是通过建立空间坐标系,写出相应的点的坐标,由于AC所在的向量就是平面EDB的法向量,所以关键是通过待定系数法求出平面EFB的法向量.再通过两法向量的夹角得到两平面的二面角的大小,二面角是钝角还是锐角通过图形来确定.

(3)因为点是线段上一个动点,试确定点的位置,使得平面.通过对点M的假设写出向量AM.从而由该向量垂直平面的法向量,即可得到相应的点M的坐标.

试题解析:(1)证明: 因为平面,   所以.

因为是正方形,所以,又相交

从而平面.  

(2)解:因为两两垂直,所以建立空间直角坐标系如图所示.因为与平面所成角为, 即

所以.由可知.

所以

设平面的法向量为,则,即

,则. 因为平面,所以为平面的法向量,

所以.

因为二面角为锐角,所以二面角的余弦值为

(3)解:点是线段上一个动点,设. 则

因为平面,所以,

,解得.

此时,点坐标为,符合题意. 

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题型:简答题
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简答题

如图所示,正方形与矩形所在平面互相垂直,,点的中点.

(1)求证:∥平面

(2)求证:

(3)在线段上是否存在点,使二面角的大小为?若存在,求出的长;若不存在,请说明理由.

正确答案

(1)详见解析;(2) 详见解析;(3).

试题分析:(1)利用三角形的中位线定理证明;(2)证明平面,再证;(3)用向量法求解.

试题解析:(1)连结,连结,因为四边形为正方形,所以的中点,又点的中点,在中,有中位线定理有//,而平面平面

所以,//平面.

(2)因为正方形与矩形所在平面互相垂直,所以

,所以平面,又平面,所以.

(3)存在满足条件的.

依题意,以为坐标原点,分别为轴、轴、轴建立空间直角坐标系,因为,则,,,所

易知为平面的法向量,设,所以平面的法向量为,所以,即,所以,取

,又二面角的大小为

所以,解得.

故在线段上是存在点,使二面角的大小为,且.

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题型:简答题
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简答题

如图,已知四棱锥E-ABCD的底面为菱形,且∠ABC=60°,ABEC=2,AEBE.

(1)求证:平面EAB⊥平面ABCD

(2)求直线AE与平面CDE所成角的正弦值.

正确答案

(1)见解析(2)

(1)证明 取AB的中点O,连接EOCO,∵AEEBAB=2,∴△AEB为等腰直角三角形,∴EOABEO=1,又∵ABBC,∠ABC=60°.

∴△ACB是等边三角形,∴CO,又EC=2,∴EC2EO2CO2,∴EOCO.

又∵COABO,∴EO⊥平面ABCD,又EO⊂平面EAB,∴平面EAB⊥平面ABCD.

(2)解 以AB中点O为坐标原点,分别以OCOBOE所在直线为x轴、y轴、z轴,建立如图所示的空间直角坐标系,

A(0,-1,0),C(,0,0),DE(0,0,1).

=(,0,-1),=(0,2,0),=(0,1,1).

设平面CDE的法向量n=(xyz),

z=1,解得

∴平面CDE的一个法向量n,设直线AE与平面CDE所成角为θ.

∴sin θ.

∴直线AE与平面CDE所成角的正弦值是.

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题型:简答题
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简答题

如图,平面平面是等腰直角三角形,,四边形是直角梯形,,点分别为的中点.

(1)求证:平面

(2)求直线和平面所成角的正弦值;

(3)能否在上找到一点,使得平面?若能,请指出点的位置,并加以证明;若不能,请说明理由 .

正确答案

(1)见解析;(2);(3)见解析.

试题分析:(1)先建立空间直角坐标系,利用法向量证明OD//平面ABC,说明和平面ABC的法向量垂直即可;(2)设直线CD与平面ODM所成角为θ,求出平面ODM法向量,则;(3)设EM上一点N满足, 平面ABDE法向量不存在使 ∴ 不存在满足题意的点N.

试题解析:以B为原点,BC为x轴,BA为y轴,BD为z轴,建立空间直角坐标系

(1)平面ABC的法向量

∴OD//平面ABC

(2)设平面ODM法向量为,直线CD与平面ODM所成角为θ

,∴

.

(3)设EM上一点N满足,

平面ABDE法向量

不存在使 ∴不存在满足题意的点N.

(传统方法参照给分)

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简答题

如图,ABCD是块矩形硬纸板,其中AB=2ADADEDC的中点,将它沿AE折成直二面角D-AE-B.

(1)求证:AD⊥平面BDE

(2)求二面角B-AD-E的余弦值.

正确答案

(1)见解析(2)

(1)由题设可知ADDE,取AE中点O,连接ODBE.∵ADDE,∴ODAE.又二面角D-AE-B为直二面角,∴OD⊥平面ABCE.又AEBE=2,AB=2,∴AB2AE2BE2.∴AEBE.取AB中点F,连接OF,则OFEB.∴OFAE.以点O为原点,OAOFOD分别为xyz轴建立空间直角坐标系(如图),

A(1,0,0),D(0,0,1),B(-1,2,0),E(-1,0,0),=(-1,0,1),=(1,-2,1),=(0,2,0),

n=(x1y1z1)是平面BDE的法向量,

x1=1,则z1=-1.

于是n=(1,0,-1).∴n=-.∴n.∴AD⊥平面BDE.

(2)设m=(x2y2z2)是平面ABD的一个法向量,

m·=0,m·=0,∴x2=1,则y2=1,z2=1,则m=(1,1,1),平面ADE的法向量=(0,1,0).∴cos〈m〉=.∴二面角B-AD-E的余弦值为.

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