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题型:简答题
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简答题

已知斜三棱柱ABC-A1B1C1的底面是直角三角形,∠ACB=90°,侧棱与底面所成角为θ,点B1在底面上的射影D落在BC上,

(1)求证:AC⊥平面BB1C1C;

(2)若,且当AC=BC=AA1=3时,求二面角C-AB-C1的大小。

正确答案

解:(1)∵点在底面上的射影落在上,

平面平面

又∵

平面

(2)以为原点,为x轴,轴,

点且垂直于平面的直线为轴,

建立空间直角坐标系,

显然,平面的法向量

设平面的法向量为

,即

,   

∴二面角的大小是45°。  

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简答题

如图,在棱长为2的正方体ABCD-A1B1C1D1中,E、F分别是A1D1和CC1的中点。

(Ⅰ)求证:EF∥平面ACD1

(Ⅱ)求面EFB和底面ABCD所成角的余弦值大小。

正确答案

解:如图分别以DA、DC、DD1所在的直线为x 轴、y轴、z轴建立空间直角坐标系D-xyz,

由已知得D(0,0,0)、A(2,0,0)、B(2,2,0)、C(0,2,0)、

B1(2,2,2)、D1(0,0,2)、E(1,0,2 )、F(0,2,1),

(1)取AD1中点G,则G(1,0,1),

=(1,-2,1),

=(-1,2,-1),

=

共线,

从而EF∥CG,

∵CG平面ACD1,EF平面ACD1

∴EF∥平面ACD1

(2)设面EFB的一个法向量

故可取

取底面ABCD的一个法向量

所成的锐二面角余弦值的大小为

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简答题

如图,AC是圆O的直径,点B在圆O上,∠BAC=30°,BM⊥AC交AC于点M,EA⊥平面ABC,FC∥EA,AC=4,EA=3,FC=1,

(Ⅰ)证明:EM⊥BF;

(Ⅱ)求平面BEF与平面ABC所成的二面角的余弦值。

正确答案

解:(1)由题意,得

如图,以A为坐标原点,垂直于AC、AC、AE所在的直线为x,y,z轴,

建立空间直角坐标系,

由已知条件得

∴EM⊥BF。

(2)由(1)知

设平面BEF的法向量为

由已知EA⊥平面ABC,

所以取面ABC的法向量为

设平面BEF与平面ABC所成的锐二面角为θ,

∴平面BEF与平面ABC所成的锐二面角的余弦值为

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简答题

如图,已知△AOB,∠AOB=,∠BAO=,AB=4,D为线段AB的中点。若△AOC是△AOB绕直线AO旋转而成的,记二面角B-AO-C的大小为θ。

(1)当平面COD⊥平面AOB时,求θ的值;

(2)当θ∈[]时,求二面角C-OD-B的余弦值的取值范围.

正确答案

解:(Ⅰ) 如图,以O为原点,在平面OBC内垂直于OB的直线为x轴,

OB,OA所在的直线分别为y轴,z轴,

建立空间直角坐标系O-xyz,

则A (0,0,2),B (0,2,0), D (0,1,),

C (2sinθ,2cosθ,0),

=(x,y,z)为平面COD的一个法向量,

,得

取z=sinθ,则=(cosθ,-sinθ,sinθ).

因为平面AOB的一个法向量为=(1,0,0),

由平面COD⊥平面AOB,得·=0,

所以cosθ=0,即θ=.         

(Ⅱ) 设二面角C-OD-B的大小为α,

由(Ⅰ)得当θ=时,cosα=0;当θ∈(]时,tanθ≤-

cosα===-

≤cosα<0,

综上,二面角C-OD-B的余弦值的取值范围为[,0].

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简答题

已知如图几何体,正方形ABCD和矩形ABEF所在平面互相垂直,AF=2AB=2AD,M为AF的中点,BN⊥CE,

(Ⅰ)求证:CF∥平面BDM;

(Ⅱ)求二面角M-BD-N 的大小。

正确答案

(Ⅰ)证明:连结AC交BD于O,连结OM,

因为M为AF的中点,O为AC的中点,

所以FC∥MO,

又因为

所以FC∥平面MBD;

(Ⅱ)解:因为正方形ABCD和矩形ABEF所在平面互相垂直,

所以

以A为原点,以AD,AB,AF为x,y,z轴建立空间直角坐标系,

如图取AB=1,

设平面BDM的法向量为=(x,y,z),

,解得

设平面BDN的法向量为=(x,y,z),

,解得

的夹角为θ,

所以二面角M-BD-N的大小为90°。

下一知识点 : 导数的概念
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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