- 用向量方法解决线线、线面、面面的夹角问题
- 共2973题
在三棱锥S-ABC中,∠SAB=∠SAC=∠ACB=90°,AC=2,BC=,SB=
.
(1)求证:SC⊥BC;
(2)求SC与AB所成角的余弦值.
正确答案
解法一:如图,取A为原点,AB、AS分别为y、z轴建立空间直角坐标系,
∵AC=2,BC=,SB=
,∴B(0,
,0)、S(0,0,2
)、C(2
,
,0),
=(2
,
,-2
),
=(-2
,
,0).
(1)∵•
=0,∴SC⊥BC.
(2)设SC与AB所成的角为α,
∵=(0,
,0),
•
=4,|
||
|=4
,
∴cosα=,即为所求.
解法二:(1)∵SA⊥面ABC,AC⊥BC,AC是斜线SC在平面ABC内的射影,∴SC⊥BC.
(2)如图,过点C作CD∥AB,过点A作AD∥BC交CD于点D,
连接SD、SC,则∠SCD为异面直线SC与AB所成的角.
∵四边形ABCD是平行四边形,CD=,SA=2
,SD=
=
=5,
∴在△SDC中,由余弦定理得cos∠SCD=,即为所求.
解析
解法一:如图,取A为原点,AB、AS分别为y、z轴建立空间直角坐标系,
∵AC=2,BC=,SB=
,∴B(0,
,0)、S(0,0,2
)、C(2
,
,0),
=(2
,
,-2
),
=(-2
,
,0).
(1)∵•
=0,∴SC⊥BC.
(2)设SC与AB所成的角为α,
∵=(0,
,0),
•
=4,|
||
|=4
,
∴cosα=,即为所求.
解法二:(1)∵SA⊥面ABC,AC⊥BC,AC是斜线SC在平面ABC内的射影,∴SC⊥BC.
(2)如图,过点C作CD∥AB,过点A作AD∥BC交CD于点D,
连接SD、SC,则∠SCD为异面直线SC与AB所成的角.
∵四边形ABCD是平行四边形,CD=,SA=2
,SD=
=
=5,
∴在△SDC中,由余弦定理得cos∠SCD=,即为所求.
如图四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是平行四边形,PG⊥平面ABCD,垂足为G,G在AD上,且PG=4,AG=
GD,BG⊥GC,GB=GC=2,E是BC的中点.
(1)求异面直线GE与PC所成的角的余弦值;
(2)求点D到平面PBG的距离;
(3)若F点是棱PC上一点,且DF⊥GC,求的值.
正确答案
解:(1)以G点为原点,GB,GC,GP为x轴、y轴、
z轴建立空间直角坐标系,则B(2,0,0),C(0,2,0),
P(0,0,4),故E(1,1,0)
=(1,1,0),
=(0,2,4).
cos=
,
∴GE与PC所成的余弦值为
(2)平面PBG的单位法向量=(0,±1,0)
∵,
∴点D到平面PBG的距离为|•
|=
(3)设F(0,y,z),则
∵,
∴∴,
∴y=,又
,即(0,
,z-4)=λ(0,2,-4),∴z=1,
故F(0,,1),
,
,
∴=3.
解析
解:(1)以G点为原点,GB,GC,GP为x轴、y轴、
z轴建立空间直角坐标系,则B(2,0,0),C(0,2,0),
P(0,0,4),故E(1,1,0)
=(1,1,0),
=(0,2,4).
cos=
,
∴GE与PC所成的余弦值为
(2)平面PBG的单位法向量=(0,±1,0)
∵,
∴点D到平面PBG的距离为|•
|=
(3)设F(0,y,z),则
∵,
∴∴,
∴y=,又
,即(0,
,z-4)=λ(0,2,-4),∴z=1,
故F(0,,1),
,
,
∴=3.
已知A(3,),O是原点,点P的坐标为(x,y)满足条件
,则z=
的取值范围是______.
正确答案
[-3,3]
解析
解:=
=
,
∵,
∴当 时,
=3,
当 时,
=-3,
∴z的取值范围是[-3,3].
故答案为:[-3,3].
若=(2,3),
=(-4,7),则
在
上的投影为______.
正确答案
解析
解:∵若=(2,3),
=(-4,7),
∴在
上的投影为
=
故答案为:
在棱长为2的正方体ABCD-A1B1C1D1中,E为棱AB的中点,点P在平面A1B1C1D1,D1P⊥平面PCE.
试求:
(1)线段D1P的长;
(2)直线DE与平面PCE所成角的正弦值.
正确答案
解:(1)建立如图所示的空间直角坐标系,则D1(0,0,2),E(2,1,0),C(0,2,0).
设P(x,y,2),则,
,
因为D1P⊥平面PCE,所以D1P⊥EP,D1P⊥EC,
所以,解得
(舍去)或
…(4分)
即P(),所以
,所以
.…(6分)
(2)由(1)知,平面平面PCE,
设DE与平面PEC所成角为θ,与
所成角为α,则
所以直线DE与平面PEC所成角的正弦值为. …(10分)
解析
解:(1)建立如图所示的空间直角坐标系,则D1(0,0,2),E(2,1,0),C(0,2,0).
设P(x,y,2),则,
,
因为D1P⊥平面PCE,所以D1P⊥EP,D1P⊥EC,
所以,解得
(舍去)或
…(4分)
即P(),所以
,所以
.…(6分)
(2)由(1)知,平面平面PCE,
设DE与平面PEC所成角为θ,与
所成角为α,则
所以直线DE与平面PEC所成角的正弦值为. …(10分)
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