- 用向量方法解决线线、线面、面面的夹角问题
- 共2973题
如图,已知二面角,
,
.
,
,四边形
为矩形,
,
,且
,
,
依次是
,
的中点.
(1) 求二面角的大小;
(2) 求证:.
正确答案
(1)二面角的大小为45度 (2)证明见答案
(1)连接,
,
,
又
,
面
,又
面
,
,
即为二面角
的平面角.在
中
,
所以角PAD为45度,即二面角的大小为45度.
(2)设是
的中点,连接
,
,
,
,
依次是
,
,
的中点,
,
,
,
,
平面
.
,
平面
,
又平面
,
.
(12分)如图,已知三棱锥的侧棱
两两垂直,且
,
,
是
的中点.
(Ⅰ)求异面直线与
所成角的余弦值;
(Ⅱ)BE和平面所成角的正弦值.
正确答案
(1).(2)
试题分析:(I)利用空间向量法求异面直线所成的角,先建系,然后再利用来解决.
(II)先求出平面ABC的法向量,然后再利用设EF与平面ABC的所成的角为,再利用
求解即可.
(1)以为原点,
、
、
分别为
、
、
轴建立空间直角坐标系.
则有、
、
、
<
>
所以异面直线
与
所成角的余弦为
.
(2)设平面的法向量为
则
由
由,
则,故BE和平面
的所成的角正弦值为
点评:掌握空间的各种角的定义以及用向量法求解的方法及步骤是解决此类问题的关键.
已知直三棱柱中,
,
,
是
和
的交点, 若
.
(1)求的长; (2)求点
到平面
的距离;
(3)求二面角的平面角的正弦值的大小.
正确答案
(1) AC="3" (2) CD= (3)正弦大小为
本试题主要考查了距离和角的求解运用。第一问中,利用ACCA
为正方形,
AC=3
第二问中,利用面BBC
C内作CD
BC
, 则CD就是点C平面A
BC
的距离CD=
,第三问中,利用三垂线定理作二面角的平面角,然后利用直角三角形求解得到其正弦值为
解法一: (1)连AC交A
C于E, 易证ACC
A
为正方形,
AC="3" …………… 5分
(2)在面BBC
C内作CD
BC
, 则CD就是点C平面A
BC
的距离CD=
… 8分
(3) 易得AC面A
CB, 过E作EH
A
B于H, 连HC
, 则HC
A
B
C
HE为二面角C
-A
B-C的平面角. ……… 9分
sin
C
HE=
二面角C
-A
B-C的平面角的正弦大小为
……… 12分
解法二: (1)分别以直线CB、CC
、C
A为x、y为轴建立空间直角坐标系, 设|CA|="h," 则C
(0, 0, 0), B
(4, 0, 0), B(4, -3, 0), C(0, -3, 0), A
(0, 0, h), A(0, -3, h), G(2, -
, -
) ……………………… 3分
="(2," -
, -
),
="(0," -3, -h) ……… 4分
·
=0,
h=3
(2)设平面ABC
得法向量
="(a," b, c),则可求得
="(3," 4, 0) (令a=3)
点A到平面A
BC
的距离为H=|
|=
……… 8分
(3) 设平面ABC的法向量为
="(x," y, z),则可求得
="(0," 1, 1) (令z=1)
二面角C
-A
B-C的大小
满足cos
=
=
……… 11分
二面角C
-A
B-C的平面角的正弦大小为
过三棱柱ABC—A1B1C1任意两条棱的中点作直线,其中与平面ABB1A1平行的直线
共有 条.
正确答案
6
略
已知是正方形,
⊥面
,且
,
是侧棱
的中点.
(1)求证∥平面
;
(2)求证平面平面
;
(3)求直线与底面
所成的角的正切值.
正确答案
(1)关键是证明(2)先证明
(3)
试题分析:本题(1)问,由中位线得,再由平行线的传递性得
,然后结合定理在说明清楚即可;
第(2)问,关键是证明,再结合
,就可证明
平面平面
;
第(3)问,由于,则
为直线
与平面
所成角,结合三角函数可求出其正切值。
解:(1)
, 又
(2)
,又
,
(3)
即直线
与平面
所成角
点评:本题考查线面平行,考查面面垂直,考查线面角,考查学生分析解决问题的能力,掌握线面平行,面面垂直的判定方法是关键.
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