- 用向量方法解决线线、线面、面面的夹角问题
- 共2973题
如图,在正三棱柱ABC-A1B1C1中,AA1=4,AB=2,M是AC的中点,点N在AA1上,
.
(Ⅰ)求BC1与侧面ACC1A1所成角的大小;
(Ⅱ)求二面角C1-BM-C的正切值;
(Ⅲ)证明MN⊥BC1.
正确答案
解:(Ⅰ)在正三棱柱ABC-A1B1C1中,CC1⊥平面ABC
∴CC1⊥BM
又M是正△ABC的AC边的中点,
∴BM⊥AC∵CC1∩AC=C
∴BM⊥平面ACC1A1(3分)
∴∠BC1M为BC1与侧面ACC1A1所成角
又
∴sin∠BC1M=(5分)
所以BC1与侧面ACC1A1所成角为.
(Ⅱ)由已知得CC1⊥底面ABC,又CM⊥BM,
∴C1M⊥BM
∴∠C1MC为二面角C1-BM-C的平面角,
∴tan∠C1MC=4(9分)
(Ⅲ)证明:依题意得,
,
∵MN2+C1M2=C1N2∴MN⊥C1M(11分)
又由(Ⅰ)中BM⊥平面ACC1A1知BM⊥MN,且C1M∩BM=M,
∴MN⊥平面BC1M∴MN⊥BC1(14分)
解析
解:(Ⅰ)在正三棱柱ABC-A1B1C1中,CC1⊥平面ABC
∴CC1⊥BM
又M是正△ABC的AC边的中点,
∴BM⊥AC∵CC1∩AC=C
∴BM⊥平面ACC1A1(3分)
∴∠BC1M为BC1与侧面ACC1A1所成角
又
∴sin∠BC1M=(5分)
所以BC1与侧面ACC1A1所成角为.
(Ⅱ)由已知得CC1⊥底面ABC,又CM⊥BM,
∴C1M⊥BM
∴∠C1MC为二面角C1-BM-C的平面角,
∴tan∠C1MC=4(9分)
(Ⅲ)证明:依题意得,
,
∵MN2+C1M2=C1N2∴MN⊥C1M(11分)
又由(Ⅰ)中BM⊥平面ACC1A1知BM⊥MN,且C1M∩BM=M,
∴MN⊥平面BC1M∴MN⊥BC1(14分)
如图,在四棱锥P-ABCD中,PA⊥底面ABCD,AB⊥AD,AC⊥CD,∠ABC=60°,PA=AB=BC,E是PC的中点.
(1)求异面直线CD和PB所成角大小;
(2)求直线CD和平面ABE所成角大小.
正确答案
解:由题意,分别以AB,AD,AP为x轴,y轴,z轴.设PA=a,则
P(0,0,a),B(a,0,0),,
(1)设异面直线CD和PB所成角为α
∴
∴异面直线CD和PB所成角为
(2)设直线CD和平面ABE所成角为β
PA=AB=BC,∠ABC=60°,故PA=AC,E是PC的中点,故AE⊥PC,
PA⊥底面ABCD,∴CD⊥PA.
又CD⊥AC,PA∩AC=A,故CD⊥面PAC,AE⊆面PAC,故CD⊥AE.
从而AE⊥面PCD,故AE⊥PD.易知BA⊥PD,故PD⊥面ABE.
∵,∴
∴直线CD和平面ABE所成角为.
解析
解:由题意,分别以AB,AD,AP为x轴,y轴,z轴.设PA=a,则
P(0,0,a),B(a,0,0),,
(1)设异面直线CD和PB所成角为α
∴
∴异面直线CD和PB所成角为
(2)设直线CD和平面ABE所成角为β
PA=AB=BC,∠ABC=60°,故PA=AC,E是PC的中点,故AE⊥PC,
PA⊥底面ABCD,∴CD⊥PA.
又CD⊥AC,PA∩AC=A,故CD⊥面PAC,AE⊆面PAC,故CD⊥AE.
从而AE⊥面PCD,故AE⊥PD.易知BA⊥PD,故PD⊥面ABE.
∵,∴
∴直线CD和平面ABE所成角为.
已知空间四形OABC的各边和对角线的长均为1,则OA与平面ABC所成角的余弦值的大小是______.
正确答案
解析
解:由题意可得多面体OABC为正四面体,
设点O在平面ABC内的射影为D,则D是等边△ABC的中心,∠OAD为OA与平面ABC所成角.
∵正四面体的棱长为1,∴AD=.
Rt△AOD中,cos∠OAD=.
故答案为:.
如果0直角三角形的斜边与平面α平行,两条直角边所在直线与平面α所成的角分别为θ1和θ2,则( )
正确答案
解析
解:∵直角三角形的斜边与平面α平行,
两条直角边所在直线与平面α所成的角分别为θ1和θ2,
则θ1+θ2≤90°(当且仅当三角形所在平面与α垂直时取等)
则sin2θ1+sin2θ2≤1(当且仅当三角形所在平面与α垂直时取等)
故选B
在棱长为a的正方体ABCD-A1B1C1D1中,E、F分别为DD1和BB1的中点.
(1)求证:四边形AEC1F为平行四边形;
(2)求直线AA1与平面AEC1F所成角的正弦值.
正确答案
解:(1)取CC1的中点H,连接BH,EH,
在正方形BCC1B1中,BF∥HC1,BF=HC1,可得BFC1H为平行四边形,
即有BH∥FC1,BH=FC1,
又AB∥EH,AB=EH,可得四边形ABHE为平行四边形,
即有AE∥BH,AE=BH,
则AE=FC1,AE∥FC1,可得四边形AEC1F为平行四边形;
(2)设A1到平面AEC1F的距离为d,
直线AA1与平面AEC1F所成角θ的正弦值为,
由=
,可得
d•S△AEF=
a•
,
即为d•=a•
a2,即有d=
=
a,
即有直线AA1与平面AEC1F所成角的正弦值为.
解析
解:(1)取CC1的中点H,连接BH,EH,
在正方形BCC1B1中,BF∥HC1,BF=HC1,可得BFC1H为平行四边形,
即有BH∥FC1,BH=FC1,
又AB∥EH,AB=EH,可得四边形ABHE为平行四边形,
即有AE∥BH,AE=BH,
则AE=FC1,AE∥FC1,可得四边形AEC1F为平行四边形;
(2)设A1到平面AEC1F的距离为d,
直线AA1与平面AEC1F所成角θ的正弦值为,
由=
,可得
d•S△AEF=
a•
,
即为d•=a•
a2,即有d=
=
a,
即有直线AA1与平面AEC1F所成角的正弦值为.
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