- 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
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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,PBBC=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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