- 用向量方法解决线线、线面、面面的夹角问题
- 共2973题
如图,在边长为4的菱形ABCD中,∠DAB=60°,点E,F分别在边CD,CB上,点E与点C,点D不重合,EF⊥AC,EF∩AC=O,沿EF将△CEF折起到△PEF的位置,使得平面PEF⊥平面ABFED
(1)求证:BD⊥平面POA
(2)设AO∩BD=H,当O为CH中点时,若点Q满足=
,求直线OQ与平面PBD所成角的正弦值.
正确答案
(1)证明:在菱形ABCD中,∵BD⊥AC,∴BD⊥AO,
∵EF⊥AC,∴PO⊥EF.
∵平面PEF⊥平面ABFED,平面PEF∩平面ABFED=EF,且PO⊂平面PEF,
∴PO⊥平面ABFED,
∵BD⊂平面ABFED,∴PO⊥BD,
∵AO∩PO=O,∴BD⊥平面POA.
(2)由(1)可知:AC⊥BD,
∵∠DAB=60°,BC=4,∴BH=2,CH=2.
∵O为CH的中点,∴PO=.
如图,以O为坐标原点,建立空间直角坐标系O-xyz.
则O(0,0,0),A(3,0,0),
B(,2,0),D(
,-2,0),P(0,0,
).
∴=(
,2,-
),
=(0,-4,0).
由=
,得Q为AP的中点.
∴Q(,0,
).∴
=(
,0,
).
设平面PBD的法向量为=(x,y,z),
则得
,取x=1,得y=0,z=1.
∴=(1,0,1).
设直线OQ与平面PBD所成的角为θ.
则sinθ=|cos<,
>|=
=
=
.
因此直线OQ与平面PBD所成的角的正弦值为.
如图,已知矩形ABCD所在平面外一点P,PA⊥平面ABCD,E、F分别是AB,PC的中点.
(1)求证:EF∥平面PAD;
(2)求证:EF⊥CD;
(3)若∠PDA=45°,求EF与平面ABCD所成的角的大小.
正确答案
(1)取PD中点Q,连AQ、QF,则AE∥QF
∴四边形AEFQ为平行四边形
∴EF∥AQ
又∵AQ在平面PAD内,EF不在平面PAD内
∴EF∥面PAD;
(2)证明∵CD⊥AD,CD⊥PA,PA∩AD=A
PA在平面PAD内,AD在平面PAD内
∴CD⊥面PAD
又∵AQ在平面PAD同
∴CD⊥AQ
∵EF∥AQ
∴CD⊥EF;
(3)解∵∠PDA=45°
∴△PAD为等腰直角三角形
∴AQ⊥PD
∴∠QAD=45°
即AQ与平面ABCD所成角为45°
又∵AQ∥EF
∴EF与平面ABCD所成角45°.
如图,四棱柱ABCD-A1B1C1D1中,侧棱A1A⊥底面ABCD,AB∥DC,AB⊥AD,AD=CD=1,
AA1=AB=2,E为棱AA1的中点.
(Ⅰ)证明B1C1⊥CE;
(Ⅱ)求二面角B1-CE-C1的正弦值.
(Ⅲ)设点M在线段C1E上,且直线AM与平面ADD1A1所成角的正弦值为,求线段AM的长.
正确答案
已知∠AOB=90°,C为空间中一点,且∠AOC=∠BOC=60°,则直线OC与平面AOB 所成角的正弦值为( )。
正确答案
下面的一组图形为侧棱SA垂直于底面ABCD的某一四棱锥S-ABCD的侧面与底面,画出四棱锥S-ABCD的空间图形并研究
(I)求直线SC与平面SAD所成的角的大小;
(Ⅱ)求二面角B-SC-D的大小;
(Ⅲ)求此四棱锥S-ABCD外接球半径与内切球半径之和.
正确答案
(I)如图所示,由题意,SA=AB=a,SA⊥AB,SA⊥AD,且AB、AD是面ABCD内的交线,∴SA⊥底面ABCDSA⊥平面ABCD,底面ABCD是矩形,
则CD⊥平面SAD,∴∠DSC为直线SC与平面SAD所成的角,
∵CD=a,SD=a
∴tan∠DSC=
∴直线SC与平面SAD所成的角为arctan;
(II)作BE⊥SC,垂足为E,连接DE,则DE⊥SC,
∴∠BED为二面角B-SC-D的平面角
∵BC=a,SB=a,∴SC=
a
∴BE==
a
在△BED中,cos∠BED==-
∴∠BED=120°;
(III)SC为S-ABCD外接于球的直径,SC=a,∴半径为
a
设内切球半径为r,则•(
a2×2+
a•
a×2)r=
×a2×a
∴r=(-1)a
∴四棱锥S-ABCD外接球半径与内切球半径之和为a+(
-1)a.
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