- 用向量方法解决线线、线面、面面的夹角问题
- 共2973题
如图,在四棱锥P-ABCD中,PA⊥平面ABCD,PA=AB=BC=2,∠DAC=∠ABC=90°,,
(Ⅰ)证明:AD⊥PC;
(Ⅱ)求PD与平面PBC所成角的大小。
正确答案
证明:(Ⅰ)由PA⊥平面ABCD知AC为PC在平面ABCD的射影,
由∠DAC=90°知,AD⊥DC,
故AD⊥PC(三垂线定理)。
解:(Ⅱ)建立如图所示空间直角坐标系A-xyz,
由已知可得,
设平面PBC的法向量为,
由,
则,
则PD与平面PBC所成的角为。
如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是矩形,PA⊥ABCD,PA=AD=4,AB=2,M为PD的中点,求直线PC与平面ABM所成的角的正弦值。
正确答案
解:如图所示,以A为坐标原点,
AB、AD、AP为Ox,Oy,Oz轴建立空间直角坐标系,
则,
,
设平面ABM的一个法向量,
由,
可得,
令z=-1,则y=1,
即,
设所求角为α,
则。
如图,多面体ABCDS中,面ABCD为矩形,SD⊥AD,且SD⊥AB,AD=1,AB=2,SD=,
(1)求证:CD⊥平面ADS;
(2)求AD与SB所成角的余弦值;
(3)求二面角A-SB-D的余弦值。
正确答案
解:(1)∵ABCD是矩形,
∴CD⊥AD,
又
AD∩SD=D,
∴CD⊥平面ADS。
(2)DA、DC、DS两两互相垂直,
建立如图所示的空间直角坐标系,
∴,
∴ ,
∴,
∴AD与SB所成的角的余弦为。
(3),
设面SBD的一个法向量为,
∴,
又,
∴设面DAB的一个法向量为,
∴,
∴,
所以所求的二面角的余弦为。
如图的多面体是底面为平行四边形的直四棱柱ABCD-A1B1C1D1,经平面AEFG所截后得到的图形,其中∠BAE=∠GAD=45°,AB=2AD=2,∠BAD=60°。
(1)求证:BD⊥平面ADG;
(2)求平面AEFG与平面ABCD所成锐二面角的余弦值。
正确答案
解:(1)在△BAD中,AB=2AD=2,∠BAD=60°,
由余弦定理得,BD=,
∴AD⊥BD,
∴
又OD⊥平面ABCD,
∴GD⊥BD,GDAD=D,
∴BD⊥平面ADG;
(2)以D为坐标原点,建立如图所示的空间直角坐标系D-xyz,
则有A(1,0,0),B(0,,0),G(0,0,1),E(0,
,2)
设平面AEFG法向量为m=(x,y,z)
则
取,
平面ABCD的一个法向量,
设面ABFG与面ABCD所成锐二面角为θ,
则。
如图,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,E为AB的中点.
(1)求异面直线BD1与CE所成角的余弦值;
(2)求二面角A1-EC-A的余弦值.
正确答案
以D为原点,DC为y轴,DA为x轴,DD1为Z轴建立空间直角坐标系,…(1分)
则A1(1,0,1),B(1,1,0),C(0,1,0),D1(0,0,1),E(1,,0),…(2分)
(1)=(-1,-1,1),
=(1,-
,0)…(1分)
cos<,
>=-
,…(1分)
所以所求角的余弦值为…(1分)
(2)D1D⊥平面AEC,所以为平面AEC的法向量,
=(0,0,1)…(1分)
设平面A1EC法向量为=(x,y,z),又
=(0,
,-1),
=(-1,1,-1),
即
,取
=(1,2,1),…(3分)
所以cos<,
>=
…(2分)
扫码查看完整答案与解析