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题型:简答题
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简答题

在正三角形ABC中,E、F、P分别是AB、AC、BC边上的点,满足AE:EB=CF:FA=CP:PB=1:2(如图1).将△AEF沿EF折起到△A1EF的位置,使二面角A1-EF-B成直二面角,连结A1B、A1P(如图2)

(1)求证:A1E⊥平面BEP

(2)求直线A1E与平面A1BP所成角的大小;

(3)求二面角B-A1P-F的余弦值.

正确答案

(1)证明:不妨设正三角形ABC 的边长为3.

在图1中,取BE的中点D,连结DF.

∵AE:EB=CF:FA=1:2,∴AF=AD=2,而∠A=60度,

∴△ADF是正三角形,又AE=DE=1,∴EF⊥AD.

在图2中,A1E⊥EF,BE⊥EF,∴∠A1EB为二面角A1-EF-B的平面角.

由题设条件知此二面角为直二面角,∴A1E⊥BE.

又BE∩EF=E,∴A1E⊥平面BEF,即A1E⊥平面BEP.

(2)建立分别以EB、EF、EA为x轴、y轴、z轴的空间直角坐标系,

则E(0,0,0),A(0,0,1),

B(2,0,0),F(0,,0),P (1,,0),则

设平面ABP的法向量为

平面ABP知,,即,得

∴直线A1E与平面A1BP所成的角为60度.

(3)

设平面A1FP的法向量为

平面A1FP知,

令y2=1,得

所以二面角B-A1P-F的余弦值是

解析

(1)证明:不妨设正三角形ABC 的边长为3.

在图1中,取BE的中点D,连结DF.

∵AE:EB=CF:FA=1:2,∴AF=AD=2,而∠A=60度,

∴△ADF是正三角形,又AE=DE=1,∴EF⊥AD.

在图2中,A1E⊥EF,BE⊥EF,∴∠A1EB为二面角A1-EF-B的平面角.

由题设条件知此二面角为直二面角,∴A1E⊥BE.

又BE∩EF=E,∴A1E⊥平面BEF,即A1E⊥平面BEP.

(2)建立分别以EB、EF、EA为x轴、y轴、z轴的空间直角坐标系,

则E(0,0,0),A(0,0,1),

B(2,0,0),F(0,,0),P (1,,0),则

设平面ABP的法向量为

平面ABP知,,即,得

∴直线A1E与平面A1BP所成的角为60度.

(3)

设平面A1FP的法向量为

平面A1FP知,

令y2=1,得

所以二面角B-A1P-F的余弦值是

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题型:简答题
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简答题

如图,己知平行四边形ABCD中,∠BAD=60°,AB=6,AD=3,G为CD中点,现将梯形ABCG沿着AG折起到AFEG.

(I)求证:平面ABFCE∥平面CGE;

(II)若平面AGEF⊥平面ABCD,求二面B-EF-A的平面角的余弦值.

正确答案

(I)证明:∵AB∥CG,GE∥AF,

∴AF∥平面CGE,AB∥平面CGE

∵AF∩AB=A

∴平面ABFCE∥平面CGE;

(II)解:∠BAD=60°,AB=6,AD=3,G为CD中点

∴BG⊥AG,∴FG⊥AG

∵平面AGEF⊥平面ABCD,FG⊂平面AGEF

∴FG⊥平面ABCD,

∵BG⊂平面ABCD

∴FG⊥BG

∵AG∩FG=G

∴BG⊥平面AGEF

作GH⊥EF交EF于H,连BH,则BH⊥EF

∴∠BHG为二面B-EF-A的平面角

∵BG=3,GH=,∴

∴二面角-EF-A的平面角的余弦值为

解析

(I)证明:∵AB∥CG,GE∥AF,

∴AF∥平面CGE,AB∥平面CGE

∵AF∩AB=A

∴平面ABFCE∥平面CGE;

(II)解:∠BAD=60°,AB=6,AD=3,G为CD中点

∴BG⊥AG,∴FG⊥AG

∵平面AGEF⊥平面ABCD,FG⊂平面AGEF

∴FG⊥平面ABCD,

∵BG⊂平面ABCD

∴FG⊥BG

∵AG∩FG=G

∴BG⊥平面AGEF

作GH⊥EF交EF于H,连BH,则BH⊥EF

∴∠BHG为二面B-EF-A的平面角

∵BG=3,GH=,∴

∴二面角-EF-A的平面角的余弦值为

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题型:简答题
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简答题

如图,等边△ABC与直角梯形ABDE所在平面垂直,BD∥AE,AE⊥AB,BC=BD=2AE=2,O为AB的中点.

(1)证明:CO⊥DE;

(2)求二面角C-DE-A的余弦值.

正确答案

(1)证明:∵△ABC为等边三角形

∴BC=AC,

∵O为AB中点.所以CO⊥AB,

又因为平面ABC⊥平面ABDE,平面ABC∩平面ABDE=AB,CO⊂平面ABC,

所以CO⊥平面ABDE,

∵DE⊂平面ABDE,

∴CO⊥DE;

(2)解:过C作CF⊥DE,垂足为F,连接OF,则∠CFO为二面角C-DE-A的平面角

在△CDE中,CE=,CD=,DE=

取CD的中点G,则EG⊥CD,∴

利用等面积可得:

∴二面角C-DE-A的余弦值为

解析

(1)证明:∵△ABC为等边三角形

∴BC=AC,

∵O为AB中点.所以CO⊥AB,

又因为平面ABC⊥平面ABDE,平面ABC∩平面ABDE=AB,CO⊂平面ABC,

所以CO⊥平面ABDE,

∵DE⊂平面ABDE,

∴CO⊥DE;

(2)解:过C作CF⊥DE,垂足为F,连接OF,则∠CFO为二面角C-DE-A的平面角

在△CDE中,CE=,CD=,DE=

取CD的中点G,则EG⊥CD,∴

利用等面积可得:

∴二面角C-DE-A的余弦值为

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题型: 单选题
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单选题

已知三棱锥A-BCD中,∠BCD=90°,BC=CD=1,AB⊥面BCD,∠ADB=60°,点E、F分别在AC、AD上,使面BEF⊥ACD,且EF∥CD,则平面BEF与平面BCD所成的二面角的正弦值为(  )

A

B

C

D

正确答案

B

解析

解:由题意,∵AB⊥面BCD,CD⊂面BCD,

∴AB⊥CD

∵∠BCD=90°

∴CD⊥BC

∵AB∩BC=B

∴CD⊥面ABC

∵BE⊂面ABC

∴CD⊥BE

∵EF∥CD

∴BE⊥EF

∵面BEF⊥面ACD,面BEF∩面ACD=EF

∴BE⊥面ACD

∵AC⊂面ACD

∴BE⊥AC

∵EF∥CD,EF⊂面BEF,EF⊄面BCD

∴EF∥面BCD

设面BEF∩面BCD=l

∴EF∥l

∴∠EBC为平面BEF与平面BCD所成的二面角

∵∠BCD=90°,BC=CD=1

∵AB⊥面BCD,∠ADB=60°

在△ABC中,BE⊥AC

∴∠EBC=∠BAC

∴平面BEF与平面BCD所成的二面角的正弦值为

故选B.

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题型: 单选题
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单选题

一个正四棱锥一个侧面面积与一个对角面面积相等,则侧面与底面所成二面角为(  )

A30°

B45°

C60°

D

正确答案

B

解析

解:设正四棱锥V-ABCD的底面边长为a,高为VO=h,斜高为VE,

如图,∠VEO为侧面与底面所成锐二面角的平面角.

对角面面积S△VAC=×AC×VO=×=

侧面面积S△VBC==

∵对角面的面积与侧面面积相等,

化简整理得h=

tan∠VEO==1,

∴∠VEO=45°,

故选B.

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