- 用向量方法解决线线、线面、面面的夹角问题
- 共2973题
如图,在三棱拄中,
侧面
,已知
(1)求证:;(4分)
(2)、当为
的中点时,求二面角
的平面角的正切值.(8分)
正确答案
证见解析 (2)
(I)因为侧面
,故
,然后再证
即可.
(2)取的中点
,
的中点
,
的中点
,
的中点
, 连
,DN,MN,MF,证明
为所求二面角的平面角即可.也可利用空量法求解
证(1)因为侧面
,故
在
中,
由余弦定理有
故有
而
且
平面
(4分
(2)取的中点
,
的中点
,
的中点
,
的中点
, 连
则
,连
则
,连
则
连
则
,
且为矩形,
又
故
为所求二面角的平面角在
中,
(12分)
(法二: 建系:由已知, 所以二面角
的平面角
的大小为向量
与
的夹角因为
故 )
四棱锥S-ABCD的底面是边长为1的正方形,侧棱SB垂直于底面,并且SB=,用
表示∠ASD,求
正确答案
解:因为SB垂直于底面ABCD,所以斜线段SA在底面上的射影为AB,由于DA⊥AB
所以 DA⊥SA 从而
连结BD,易知BD=由于SB⊥BD,所以
因此,
如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD为正方形,PD⊥平面ABCD,且PD=AB=2,E是PB的中点,F是AD的中点.
(Ⅰ)求证:EF⊥平面PBC;
(Ⅱ)求二面角F-PC-B的平面角的余弦值.
正确答案
(Ⅰ)见解析 (Ⅱ)
(I)根据线面垂直的判定定理,只须证明,
从而证明出
平面
,然后证明出GD//EF,问题到此基本得以解决.
(II)关键是作出二面角的平面角,连结,易证:
,
,所以
是二面角
的平面角,然后解三角形求角即可
(Ⅰ)取的中点
,连结
,
则
//
,且
,
又∵//
,且
,∴
//
且
,∴四边形
为平行四边形,∴
//
.……………………… 3分
由于平面
,∴
,又
,∴
平面
,又
平面
,∴
,在等腰直角三角形
中,由
为
中点,∴
,
,∴
平面
, ……………………………………………… 5分
∵//
,∴
平面
. ………………………………………………… 6分
(Ⅱ)连结,∵
,
//
,∴
, ∵
平面
,∴
,
,∴
平面
,
, ∴
是二面角
的平面角.…………… 9分
在中,
,
,
,所以二面角
的平面角的余弦值为
如图,是圆
的直径,点
在圆
上,
,
交
于点
,
平面
,
,
.
(1)证明:;
(2)求平面与平面
所成的锐二面角的大小.
正确答案
(1)见解析 (2)二面角的余弦值为
(I)本小题通过证平面MBF即可.
(2)本小题的关键是作出二面角的平面角.延长交
于
,连
,过
作
,连结
.证
为平面
与平面
所成的二面角的平面角即可
(法一)(1)平面
平面
,
.………1分
又,
平面
而
平面
. ……3分
是圆
的直径,
.
又,
.
平面
,
,
平面
.
与
都是等腰直角三角形.
.
,即
(也可由勾股定理证得).
,
平面
.而
平面
,
. 7分
(2)延长交
于
,连
,过
作
,连结
.
由(1)知平面
,
平面
,
.而
,
平面
.
平面
,
,
为平面
与平面
所成的二面角的平面角.
在中,
,
,
.
由,得
.
.2
又,
,则
.
是等腰直角三角形,
.
平面
与平面
所成的锐二面角的余弦值为
.…14分
(法二)(1)同法一,得.
如图,以为坐标原点,垂直于
、
、
所在直线为
轴建立空间直角坐标系.
由已知条件得,
.由
,
得,
. …7分
(2)由(1)知.设平面
的法向量为
,
由 得
,
令得
,
, ……9分由已知
平面
,所以取面
的法向量为
,设平面
与平面
所成的锐二面角为
,
则,
平面
与平面
所成的锐二面角为
如图,四棱锥中,底面是边长为2的正方形,顶点在底面的射影是底面的中心,侧棱长为2, G是PB的中点。
①证明:PD// 面AGC;
②求AG和平面PBD所成的角的正切值。
正确答案
略
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