- 用向量方法解决线线、线面、面面的夹角问题
- 共2973题
在正方体ABCD—A1B1C1D1中,E、F、G分别是AB、A1D1、C1D1的中点
(1)求证:B1G⊥CF;
(2)求二面角F-EC-D的余弦值。
正确答案
(1)略
(2)余弦值为
(1)如图以点为原点,
所在直线分别为
轴,建立空间直角坐标系,设正方体边长为
则有
所以
因为
所以 即
(2)由(1)可知
设平面的法向量为
,平面
的法向量为
则有
所以有 所以
所以可设平面的法向量为
所以
如图,在棱长为2的正方体中,E是BC1的中点.求直线DE与平面ABCD所成角的大小(结果用反三角函数值表示).
正确答案
过E作EF⊥BC,交BC于F,连接DF.
∵ EF⊥平面ABCD,
∴ ∠EDF是直线DE与平面ABCD所成的角.
由题意,得EF=
∵
∵ EF⊥DF, ∴
故直线DE与平面ABCD所成角的大小是
略
如图,在正方体中,异面直线
与
所成的角为_______度;直线
与平面
所成的角为_______度.
正确答案
连接,设
相交于点
,连接
。
因为是正方体
所以
所以是异面直线
与
所成角
因为
所以,即异面直线
与
所成角为
因为是正方体
所以,
面
所以
所以面
,则
是
与面
所成角
设正方体的边长为1,则
所以在中,
,则
,即
与面
所成角为
(本小题满分12分)
如图,在直三棱柱ABC—A1B1C1中,AC=1,AB=,BC=
,AA1=
。
(I)求证:A1B⊥B1C;
(II)求二面角A1—B1C—B的大小。
正确答案
(I)证明见解析
(II)
解法一:
(I)由AC=1,AB=,BC=
知AC2+AB2=BC2,
所以AC⊥AB。
因为ABC—A1B1C1是直三棱柱,面ABB1A1⊥面ABC,
所以AC⊥面ABB1A1。………………3分
由,知侧面ABB1A1是正方形,连结AB1,
所以A1B⊥AB1。
由三垂线定理得A1B⊥B1C。 ………………6分
(II)作BD⊥B1C,垂足为D,连结A1D。
由(I)知,A1B⊥B1C,则B1C⊥面A1BD,
于是B1C⊥A1D,
则∠A1DB为二面角
A1—B1C—B的平面角。 ………………8分
∴Rt△A1B1C≌Rt△B1BC,
故二面角A1—B1C—B的大小为
………………12分
解法二:
由AC=1,AB=,BC=
知AC2+AB2=BC2,
所以AC⊥AB。
如图建立空间直角坐标系
……………………2分
(I),
………………6分
(II)作,垂足为D,连结A1D。
设
,
所以
等于二面角A1—B1C—B的大小。 …
……………10分
,
故二面角A1—B1C—B的大小为………………12分
(本题满分12分)如图,已知, 四边形
是梯形,
∥
,
,
,
中
点。
(1)求证:∥平面
;
(2)求异面直线与
所成角的余弦值。
正确答案
(1)证明: CE∥面PAB. (6分)
(2) (12分
(1)证明:取PA中点F,连结EF,BF,
∵E为PD中点,∴EF∥AD,且EF=AD,
又BC∥AD,BC=AD,∴EF∥BC,EF=BC,
∴四边形BCEF为平行四边形,∴CE∥BF,
∵CE面PAB, BF
面PAB,∴CE∥面PAB. (6分)
(2)由(1)CE∥BF,
∴∠FBA(或其补角)即为CE与AB所成角,
设PA=AB=,则在Rt
BAF中,AF=
,BF=
,∴cosFBA=
,∴CE与AB所成角的余弦值为
(12分
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