- 用向量方法解决线线、线面、面面的夹角问题
- 共2973题
正三棱柱中,
,则
与平面
所成的角的正弦值为 .
正确答案
试题分析:如图所示,取中点
,连
、
.
因为正三棱柱中,侧棱
,所以
.又底面
为正三角形,
为
中点,所以
.从而有
,所以
即为
与平面
所成的角.设
,则易知
,
,且
为直角三角形.故
.即
与平面
所成的角的正弦值为
.
如图,几何体中,四边形
为菱形,
,
,面
∥面
,
、
、
都垂直于面
,且
,
为
的中点,
为
的中点.
(1)求几何体的体积;
(2)求证:为等腰直角三角形;
(3)求二面角的大小.
正确答案
(1)几何体的体积为
;(2)详见试题解析;(3)二面角
的大小为
.
试题分析:(1)将几何体补成如图的直四棱柱
,利用
计算几何体
的体积;(2)详见试题解析;(3)取
的中点
,因为
分别为
的中点,所以
∥
,以
分别为
轴建立坐标系,利用法向量求二面角
的大小.
试题解析:(1)将几何体补成如图的直四棱柱
,则
3分
(2)连接,交
于
,因为四边形
为菱形,
,所以
.因为
、
都垂直于面
,
,又面
∥面
,所以四边形
为平行四边形,则
,因为
、
、
都垂直于面
,则
,
所以
,所以
为等腰直角三角形. 7分
(3)取的中点
,因为
分别为
的中点,所以
∥
,以
分别为
轴建立坐标系,则
,所以
.
平面
为的
中点,
平面
.由
知二面角
的大小为
.
二面角
的大小为
.
12分
如图,四边形ABCD是直角梯形,∠ABC=∠BAD=90°,SA⊥
平面ABCD, SA=AB=BC=2,AD=1.
(Ⅰ)求SC与平面ASD所成的角余弦;
(Ⅱ)求平面SAB和平面SCD所成角的余弦.
正确答案
(Ⅰ)(Ⅱ)
本试题主要是考查了线面角的大小的求解和二面角平面角的大小的求解的综合运用。
(1)因为利用空间直角坐标系,建立后表示点的坐标得到向量的坐标,从而利用平面的法向量和直线的方向向量来表示线面角的求解。
(2)同上结合平面的法向量来表示二面角的平面角的大小,从而得到向量的夹角相等或者互补。
解:(Ⅰ)如图建系,
S(0,0,2), C(2,2,0), D(1,0,0),
,故平面ASD的一个法向量为
……………3分
设SC与平面ASD所成的角为则
故,即SC与平面ASD所成的角余弦为
…………………6分
(Ⅱ)平面SAB的一个法向量为
设平面SCD的一个法向量为
由令z=1可得平面SCD的一个法向量为
显然,平面SAB和平面SCD所成角为锐角,不妨设为则
即平面SAB和平面SCD所成角的余弦………………12分
如图所示,正方形ABCD中,E、F分别是AB、AD的中点,将此正方形沿EF折成直二面角后,异面直线AF与BE所成角的余弦值为 .
正确答案
试题分析:过做
,过
做
,连接
,
在三角形中,
,
即为异面直线
与
所成角.
设正方形的边长为2,则在
中,
,
∴,故答案为
.
如图,在直三棱柱中-A BC中,AB
AC, AB=AC=2,
=4,点D是BC的中点.
(1)求异面直线与
所成角的余弦值;
(2)求平面与
所成二面角的正弦值.
正确答案
试题分析:(1)以为单位正交基底建立空间直角坐标系
,利用向量法能求出异面直线
与
所成角的余弦值;(2)分别求出平面
的法向量与
的法向量,利用法向量能求出平面
与
所成二面角的余弦值,再由三角函数知识能求出平面
与
所成二面角的正弦值.
试题解析:(1)以为单位正交基底建立空间直角坐标系
,
则,
,
,
,
,
.
,
异面直线
与
所成角的余弦值为
.
(2) 是平面
的的一个法向量,设平面
的法向量为
,
,
,
由,
得
,取
,得
,
,
所以平面的法向量为
.
设平面与
所成二面角为
.
, 得
.
所以平面与
所成二面角的正弦值为
.
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