- 用向量方法解决线线、线面、面面的夹角问题
- 共2973题
已知棱台ABCD-A1B1C1D1及其三视图尺寸如图所示,P、Q分别为B′B,CB的中点.
(1)填写棱台各顶点字母,并证明:PQ∥平面AA′D′D;
(2)求BC与平面A′ADD′所成的角的正切值.
正确答案
解:(1)字母如图所示
…(2分)
∵梯形AA′D′D、AA′B′B、A′B′C′D′、ABCD均为直角梯形
且A′B′=DC=AB=8,2D′C′=A′B′=DC
连接B′C,PD,则PQ∥B′C,A′B′CD为矩形
∴B′C∥A′D
∴PQ∥A′D
又∵PQ⊄平面AA′D′D,A′D⊂平面AA′D′D
∴PQ∥平面AA′D′D…(6分)
(2)取AB中点M,连接DM,则DM∥BC
∴BC与平面AA′D′D所成角等于DM与平面AA′D′D所成角
∵MA⊥面AA′D′D,
∴DM在平面AA′D′D的射影为DA
∴∠MDA为直线DM与磁面AA′D′D所成的角. …(9分)
∵AM=DC=8,AD=10
∴tan∠MDA=
即BC与平面AA′D′D所成的角的正切为…(12分)
解析
解:(1)字母如图所示
…(2分)
∵梯形AA′D′D、AA′B′B、A′B′C′D′、ABCD均为直角梯形
且A′B′=DC=AB=8,2D′C′=A′B′=DC
连接B′C,PD,则PQ∥B′C,A′B′CD为矩形
∴B′C∥A′D
∴PQ∥A′D
又∵PQ⊄平面AA′D′D,A′D⊂平面AA′D′D
∴PQ∥平面AA′D′D…(6分)
(2)取AB中点M,连接DM,则DM∥BC
∴BC与平面AA′D′D所成角等于DM与平面AA′D′D所成角
∵MA⊥面AA′D′D,
∴DM在平面AA′D′D的射影为DA
∴∠MDA为直线DM与磁面AA′D′D所成的角. …(9分)
∵AM=DC=8,AD=10
∴tan∠MDA=
即BC与平面AA′D′D所成的角的正切为…(12分)
如图,已知二面角α-l-β为60°,点A∈α,AC⊥l,C为垂足,点B∈β,BD⊥l,D为垂足,且AC=2,CD=3,DB=1,则AB的长度为( )
正确答案
解析
解:∵=
+
+
,
∴2=(
+
+
)2=
+
+
+2
•
+2
•
+2
•
=4+9+1+2•2•1•cos120°=12
∴AB的长度为2.
故选:B.
如图,ABCD是边长为2的正方形,ED⊥平面ABCD,ED=1,EF∥BD且EF=
BD
(1)求证:BF∥平面ACE;
(2)求二面角B-AF-C的大小;
(3)求点F到平面ACE的距离.
正确答案
(1)证明:记AC与BD的交点为O,则DO=BO=
BD,连接EO,
∵EF∥BD且EF=BD,
∴EF∥BO且EF=BO,则四边形EFBO是平行四边形,
∴BF∥EO,
又∵EO⊂面ACE,BF⊄面ACE,
∴BF∥平面ACE;
(2)解:∵ABCD为正方形,∴BO⊥AC,
∵EF∥BD且EF=BD,
∴EFOD为平行四边形,
∴ED∥OF,OF⊥面ABCD,
∴OF⊥BO,
∵AC∩OF=O,
∴BO⊥面ACF,
过点O作OG⊥AF于点G,连接GB,则∠OGB为二面角B-AF-C的平面角.
在Rt△FOA中,可求得OG==
,
∵OB=,
∴tan∠OGB=,
∴∠OGB=,
∴二面角B-AF-C的大小为;
(3)解:点F到平面ACE的距离等于点B到平面ACE的距离,也等于点D到平面ACE的距离,
该距离就是Rt△EDO斜边上的高,即.
解析
(1)证明:记AC与BD的交点为O,则DO=BO=
BD,连接EO,
∵EF∥BD且EF=BD,
∴EF∥BO且EF=BO,则四边形EFBO是平行四边形,
∴BF∥EO,
又∵EO⊂面ACE,BF⊄面ACE,
∴BF∥平面ACE;
(2)解:∵ABCD为正方形,∴BO⊥AC,
∵EF∥BD且EF=BD,
∴EFOD为平行四边形,
∴ED∥OF,OF⊥面ABCD,
∴OF⊥BO,
∵AC∩OF=O,
∴BO⊥面ACF,
过点O作OG⊥AF于点G,连接GB,则∠OGB为二面角B-AF-C的平面角.
在Rt△FOA中,可求得OG==
,
∵OB=,
∴tan∠OGB=,
∴∠OGB=,
∴二面角B-AF-C的大小为;
(3)解:点F到平面ACE的距离等于点B到平面ACE的距离,也等于点D到平面ACE的距离,
该距离就是Rt△EDO斜边上的高,即.
四棱锥S-ABCD中,底面ABCD为平行四边形,侧面SBC⊥底面ABCD,且∠ABC=45°AB=2,BC=2
,SA=SB=
.
(1)求证:SA⊥BC;
(2)求直线SD与平面SAB所成角的正弦值.
正确答案
证明:(1)由侧面SBC⊥底面ABCD,交线BC,过S作SO⊥BC于0,连OA,得SO⊥底面ABCD.(2分)
∵SA=SB,
∴Rt△SOA≌Rt△SOB,得OA=OB,又∠ABC=45°,
故△AOB为等腰直角三角形,OA⊥OB.(4分)
如图,以O为原点,OA为x轴,OB为y轴,OS为z轴,建立空间直角坐标系O-xyz,
则,
则(6分)
∴,
故SA⊥BC.(7分)
解:(2)
设n=(x,y,z)为平面SAB的一个法向量,
由
取x=l,得(10分)
而,
设直线,SD与平面SAB所成的角为θ,
则
故直线SD与平面SAB所成角的正弦值为(14分)
解析
证明:(1)由侧面SBC⊥底面ABCD,交线BC,过S作SO⊥BC于0,连OA,得SO⊥底面ABCD.(2分)
∵SA=SB,
∴Rt△SOA≌Rt△SOB,得OA=OB,又∠ABC=45°,
故△AOB为等腰直角三角形,OA⊥OB.(4分)
如图,以O为原点,OA为x轴,OB为y轴,OS为z轴,建立空间直角坐标系O-xyz,
则,
则(6分)
∴,
故SA⊥BC.(7分)
解:(2)
设n=(x,y,z)为平面SAB的一个法向量,
由
取x=l,得(10分)
而,
设直线,SD与平面SAB所成的角为θ,
则
故直线SD与平面SAB所成角的正弦值为(14分)
如图所示,AB⊥平面BCD,DC⊥CB,AD与平面BCD所成的角为30°,且AB=BC.求AD与平面ABC所成角的大小.
正确答案
解:∵AB⊥平面BCD,CD⊂平面BCD,
∴AB⊥CD,且∠DAB是AD与平面BCD所成的角,
∴∠DAB=30°
∵BC⊥CD,AB∩BC=B,
∴CD⊥平面ABC,
∴∠DAC是AD与平面ABC所成的角.
在Rt△ABC中,AB=BC
由勾股定理得AC=AB
在Rt△ABD中,
∵∠DAB=30°
∴AD=2AB
∴在Rt△ACD中,∠ACD=90°
cos∠DAC==
,
∴∠DAC=45°,
∴AD与平面ABC所成的角是45°.
解析
解:∵AB⊥平面BCD,CD⊂平面BCD,
∴AB⊥CD,且∠DAB是AD与平面BCD所成的角,
∴∠DAB=30°
∵BC⊥CD,AB∩BC=B,
∴CD⊥平面ABC,
∴∠DAC是AD与平面ABC所成的角.
在Rt△ABC中,AB=BC
由勾股定理得AC=AB
在Rt△ABD中,
∵∠DAB=30°
∴AD=2AB
∴在Rt△ACD中,∠ACD=90°
cos∠DAC==
,
∴∠DAC=45°,
∴AD与平面ABC所成的角是45°.
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