- 平面的概念、画法及表示
- 共23题
正确答案
见解析
解析
分别以为
、
、
轴建立空间直角坐标系,
则.__________(建系正确,坐标写对给3分)
(1) 证明方法一::四边形是平行四边形,
,
平面
,又
,
,
平面
. __________4分
方法二:易证是平面平面
的一个法向量,
平面
.______4分
(2)方法一:设的中点为
,在平面
内作
于
,
则平行且等于
,连接
,则四边形
为平行四边形,_____6分
∥
,
平面
,
平面
,
∥平面
,
为
中点时,
∥平面
.__________8分
方法二:
设为
上一点,使
∥平面
,
令,
可求得平面法向量
,
要∥平面
,
,解得
.
为
中点时,
∥平面
.
(3)可求得平面法向量
,__________10分
所求二面角的余弦值为
.__________13分
知识点
如图,在△中,
是
的中点,
是
的中点,
的延长线交
于
。
(1)求的值;(4分)
(2)若△的面积为
,四边形
的面积为
,求
的值, (6分)
正确答案
见解析。
解析
(1)过D点作DG∥BC,并交AF于G点,∵E是BD的中点,∴BE=DE,
又∵∠EBF=∠EDG,∠BEF=∠DEG,∴△BEF≌△DEG,则BF=DG,
∴BF:FC=DG:FC,又∵D是AC的中点,则DG:FC=1:2,
则BF:FC=1:2;即(4分)
(2)若△BEF以BF为底,△BDC以BC为底,则由(1)知BF:BC=1:3,又由BE:BD=1:2可知:
=1:2,其中
、
分别为△BEF和△BDC的高,则
,则
=1:5.(10分)
知识点
如图所示,三棱锥中,
底面
,侧棱
与底面
成
角,
,且
,
是
的中点,求异面直线AE与BD所成角的大小(结果用反三角表示).
正确答案
见解析
解析
(方法一):取中点
,连
和
,如图2.则
,且
,所以
或其补角就是异面直线
与
所成的角。
因为底面
于
,
斜交底面
于
,则
就是侧棱
与底面
所成的角,即
。在平面
中,
,
,则
。
设,得
、
;
在中,
;在
中,
,
,
在,
∴ 异面直线与
所成角的大小为
.
(方法二):以为坐标原点
、以
分别为
轴、
轴、
轴正向,如图3,建立空间直角坐标系
。由
底面
于
,
斜交底面
于
,则
就是侧棱
与底面
所成的角,即
。
设,得
,
;
、
、
;
中点为
,则
、
,
设异面直线与
所成的角为
,向量
与
的夹角为
,则
,
∴ 异面直线与
所成角大小为
.
知识点
如图6,四棱柱的底面
是平行四边形,且
,
,
,
为
的中点,
平面
。
(1)证明:平面平面
;
(2)若,试求异面直线
与
所成角的余弦值。
正确答案
见解析。
解析
(1)依题意,,所以
是正三角形,
,又
,所以
,
,因为
平面
,
平面
,所以
,因为
,所以
平面
,因为
平面
,所以平面
平面
。
(2)取的中点
,连接
、
,连接
,则
,所以
是异面直线
与
所成的角。因为
,
,所以
,
,
,所以
(方法二)以为原点,过
且垂直于
的直线为
轴,
所在直线为
轴、
所在直线为
建立右手系空间直角坐标系,设
(
),则
,
,
,
。
(1)设平面的一个法向量为
,则
,,取
,则
,从而
,同理可得平面
的一个法向量为
,直接计算知
,所以平面
平面
。
(2)由即
,解得
。
,
,
所以异面直线与
所成角的余弦值
知识点
如图,在四棱锥P-ABCD中,底面是直角梯形ABCD,其中AD⊥AB,CD∥AB,AB=4,CD=2,侧面PAD是边长为2的等边三角形,且与底面ABCD垂直,E为PA的中点。
(1)求证:DE∥平面PBC;
(2)求二面角的余弦值。
正确答案
见解析。
解析
(1)
法一 如图,取AB的中点F,连接DF,EF。
在直角梯形ABCD中,CD∥AB,且AB=4,CD=2,所以,
所以四边形BCDF为平行四边形,所以DF∥BC,(2分)
在△PAB中,PE=EA,AF=FB,所以EF//PB。
又因为DFEF=F,PB
BC=B,所以平面DEF∥平面PBC。
因为DE平面DEF,所以DE∥平面PBC,(4分)
法二
取PB的中点M,连接CM,ME。
在△PAB中,PE=EA,PM=MB,所以。
在直角梯形ABCD中,CD∥AB,且AB=4,CD=2,
故,所以
,(2分)
所以四边形CDEM为平行四边形,故DE∥CM。
因为CM平面PBC,DE
平面PBC,
所以DE∥平面PBC,(4分)
(2)取AD的中点O,BC的中点N,连接ON,则ON∥AB。
在△PAD中,PA=PD=AD=2,所以PO⊥AD,,
又因为平面PAD⊥平面ABCD,平面PAD平面ABCD=AD,
所以PO⊥平面ABCD,(6分)
如图,以O为坐标原点;分别以OA,ON,OP所在直线为轴建立空间直角坐标系,则
,
,
,
,
。
因为E为PA的中点,所以,故
,
,(8分)
因为平面PAD⊥平面ABCD,平面PAD平面ABCD=AD,PO⊥AD,
所以PO⊥平面ABD,故为平面ABD的一个法向量。
设平面EBD的法向量为,
由,得
,即
,
令,则
,
,所以
为平面EBD的一个法向量,(10分)
所以。
设二面角的大小为
,由图可知
,所以
,(12分)
知识点
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