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题型:简答题
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简答题

如图,平面α上定点F到定直线l的距离FA=2,曲线C是平面α上到定点F和到定直线l的距离相等的动点P的轨迹.设FB⊥α,且FB=2.

(1)若曲线C上存在点P0,使得P0B⊥AB,试求直线P0B与平面α所成角θ的大小;

(2)对(1)中P0,求点F到平面ABP0的距离h.

正确答案

(1)(解法一)如图,以线段FA的中点为原点O,以线段FA所在的直线为x轴,建立空间直角坐标系O-xyz.

由题意,曲线C是平面α上以原点O为顶点,由于在xOy平面内,CF(2,0,0)

是以O为顶点,以x轴为对称轴的抛物线,其方程为y2=4x,

因此,可设P(,y,0)A(-1,0,0),B(1,0,2),所以,=(2,0,2),=(1-,-y,2).

由P0B⊥AB,得2(1-)+4=0⇒y=2,⇒P(3,2,0)

所以,直线P0B与平面α所成角的大小为arctan(或arcsin).

(解法二)如图,以点A为原点O,以线段FA所在的直线为x轴,建立空间直角坐标系O-xyz.

所以,A(0,0,0),B(2,0,2),F(2,0,0),并设P(x,y,0),

由题意,

⇒P(3,2,0)

所以,直线P0B与平面α所成角的大小为arctan(或arcsin).

(2)(解法一)由(1),得△ABP的面积为S△ABP=2,△AFP的面积为S△AFP=2

所以,×2h=×2×2,

解得,h=

(解法二)=(2,0,2),=(4,2,0),设向量=(x,y,z)

所以,平面ABP0的一个法向量=(3,-2,-3),∴h==

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题型:简答题
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简答题

在三棱柱ABC-A1B1C1中,AB⊥侧面BB1C1C,已知BC=1,∠BCC1=,AB=CC1=2.

(1)求证:C1B⊥平面ABC;

(2)设E是CC1的中点,求AE和平面ABC1所成角正弦值的大小.

正确答案

(1)证明:在△BCC1中,

∵BC=1,CC1=2,∠BCC1=

∴BC1==

∴∠CBC1=90°,∴BC⊥BC1

∵AB⊥侧面BB1C1C,BC1⊂面BB1C1C,

∴BC1⊥AB,

∵AB∩BC=B,∴BC1⊥平面ABC;

(2)∵AB⊥侧面BB1C1C,AB⊂面ABC1

∴侧面BB1C1C⊥面ABC1

过E作BC1的垂线,垂足为F,则EF⊥面ABC1

连接AF,则∠EAF为所求.

∵BC1⊥BC,BC1⊥EF,

∴BC∥EF,

∵E是CC1的中点,

∴F是BC1的中点,EF=

∵AE=

∴sin∠EAF==,即AE和平面ABC1所成角正弦值为

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简答题

如图,在直三棱柱ABC-A1B1C1中,AC⊥BC,AC=BC=CC1,M为AB的中点.

(1)求证:BC1∥平面MA1C;

(2)求直线BC1与平面AA1B1B所成角的大小.

正确答案

(1)连接AC1,交A1C于O点,连接OM

∵三棱柱ABC-A1B1C1是直三棱柱

∴四边形AA1C1C是矩形,可得AO=OC1

∵M为AB的中点,

∴OM是△A1CB的中位线,可得OM∥BC1

又∵OM⊂平面MA1C,BC1⊄平面MA1C

∴BC1∥平面MA1C;

(2)根据直三棱柱ABC-A1B1C1中AC⊥BC,可得CA、CB、CC1两两垂直,

因此以C为原点,CA、CC1、CB分别为x、y、z轴建立如图空间直角坐标系

设AC=1,可得C(0,0,0),A(1,0,0),A1(1,1,0),C1(0,1,0),B(0,0,1),

设平面AA1B1B的一个法向量为=(x,y,z),直线BC1与平面AA1B1B所成角是α

=(0,1,0),=(-1,0,1),

∴可得方程组,取x=1,得y=0,z=1

由此可得平面AA1B1B的法向量为=(1,0,1),

=(0,1,-1),

∴sinα=|cos<>|=||=

∵直线BC1与平面AA1B1B所成角α是锐角

∴α=30°,即直线BC1与平面AA1B1B所成角为30°

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简答题

设A(1,0,0),B(1,0,1),C(0,1,1)D(1,1,1),求直线AD与平面ABC所成的角.

正确答案

∵A(1,0,0),B(1,0,1),C(0,1,1),∴=(0,0,1),=(-1,1,1).

设平面ABC的法向量为=(x,y,z),则,即

不妨令x=1,则y=1,z=0,∴=(1,1,0).

=(0,1,1),

设直线AD与平面ABC所成的角为θ,

则sinθ=|cos<>|===

∵θ∈[0,],∴θ=

因此直线AD与平面ABC所成的角为

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简答题

如图,四棱锥S-ABCD中,底面ABCD是边长为4的正方形,O是AC与BD的交点,SO⊥平面ABCD,E是侧棱SC的中点,异面直线SA和BC所成角的大小是60°.

(Ⅰ)求证:直线SA∥平面BDE;

(Ⅱ)求直线BD与平面SBC所成角的正弦值.

正确答案

(I)如图,连接EO,

∵四棱锥S-ABCD中,底面ABCD是边长为4的正方形,O是AC与BD的交点,

∴O是AC的中点,

∵E是侧棱SC的中点,

∴EO是△ASC的中位线,

∴EO∥SA,

∵SA⊂面ASC,EO不包含于面ASC,

∴直线SA∥平面BDE.

(II)过点O作CB的平行线作x轴,过O作AB的平行线作y轴,以OS为z轴,建立如图所示的空间直角坐标系,

∵四棱锥S-ABCD中,底面ABCD是边长为4的正方形,

O是AC与BD的交点,SO⊥平面ABCD,E是侧棱SC的中点,

异面直线SA和BC所成角的大小是60°,

∴SA=4,SO=2

∴B(2,2,0),C(-2,2,0),S(0,0,2),D(-2,-2,0),

=(2,2,-2),=(-2,2,-2),=(-4,-4,0),

设面SBC的法向量为=(x,y,z),

=0,=0,

=(0,,1),

设直线BD与平面SBC所成角为θ,

则sinθ=|cos<>|=||=

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百度题库 > 高考 > 数学 > 用向量方法解决线线、线面、面面的夹角问题

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