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题型:简答题
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简答题

如图,在侧棱锥垂直底面的四棱锥ABCD-A1B1C1D1中,AD∥BC,AD⊥AB,AB=。AD=2,BC=4,AA1=2,E是DD1的中点,F是平面B1C1E与直线AA1的交点。

(1)证明:(i)EF∥A1D1

(ii)BA1⊥平面B1C1EF;

(2)求BC1与平面B1C1EF所成的角的正弦值。

正确答案

解:(1)(i)因为 平面ADD1A1

所以平面ADD1A1

又因为平面平面ADD1A1=

所以

所以

(ii)∵

所以

又因为

所以

在矩形中,F是AA1的中点,即

所以平面

(2) 设交点为H,连结

由(1)知B1C1∥EF,所以与平面所成的角

在矩形中,,得

在直角中,

,所以BC与平面所成角的正弦值是

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简答题

如图1,E、F分别是矩形ABCD的边AB、CD的中点,G是EF上的一点。将△GAB、△GCB分别沿AB、CD翻折成△G1AB、△G2CD,并连结G1G2,使得平面G1AB⊥平面ABCD,G1G2∥AD,且G1G2<AD,连结BG2,如图2,

(Ⅰ)证明平面G1AB⊥平面G1ADG2

(Ⅱ)当AB=12,BC=25,EG=8时,求直线BG2和平面G1ADG2所成的角。

正确答案

(Ⅰ)证明:因为平面G1AB⊥平面ABCD,

平面G1AB∩平面ABCD=AB,

AD⊥AB,AD平面ABCD,

所以AD⊥平面G1AB,

又AD平面G1ADG2

所以平面G1AB⊥平面G1ADG2

(Ⅱ)解:过点B作BH⊥AG1于点H,连结G2H,

由(Ⅰ)的结论可知,BH⊥平面G1ADG2

所以∠BG1H是BG2和平面G1ADG2所成的角,

因为平面G1AB⊥平面ABCD,平面G1AB∩平面ABCD=AB,

G1E=AB,G1E平面G1AB,

所以G1E⊥平面ABCD,

故G1E⊥EF,

因为G1G2<AD,AD=EF,

所以可在EF上取一点O,使EO=G1G2

又因为G1G2∥AD∥EO,

所以四边形G1EOG2是矩形,

由题设AB=12,BC=25,EG=8,则GF=17,

所以G2O=G1E=8,G2F=17,

OF=

因为AD⊥平面G1AB,G1G2∥AD,

所以G1G2⊥平面G1AB,

从而G1G2⊥G1B,

故BG=BE2+EG+G1G=62+82+102=200,

BG2=

又AG1=

即直线BG2与平面G1ADG2所成的角是

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简答题

如图,△BCD与△MCD都是边长为2的正三角形,平面MCD⊥平面BCD,AB⊥平面BCD,AB=2

(I)求直线AM与平面BCD所成角的大小;

(Ⅱ)求平面ACM与平面BCD所成二面角的正弦值。

正确答案

解:(Ⅰ)取CD中点O,连OB,OM,则OB⊥CD,OM ⊥CD

又平面MCD⊥平面BCD,则MO⊥平面BCD

所以MO∥AB

A、B、O、M共面

延长AM、BO相交于E,则∠AEB就是AM与平面BCD所成的角

所以,即

∴直线AM与平面BCD所成角的大小为45°;

(Ⅱ)CE是平面ACM与平面BCD的交线。由(I)知,O是BE的中点,则BCED是菱形

作BF⊥EC于F,连AF,则AF⊥EC

∠AFB就是二面角A-EC-B的平面角,设为θ

因为∠BCE=120°

所以∠BCF=60°

所以,所求二面角的正弦值是

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简答题

如图,已知斜三棱柱的侧面与底面ABC垂直,∠ABC=90°,BC=2,

AC=2

(1)求侧棱与底面ABC所成的角;

(2)求侧面与底面ABC所成的角;

(3)求顶点C到平面的距离。

正确答案

解:(1)取AC的中点O,连结,则

∵面与面ABC垂直,

⊥平面ABC,

即为所求,且易知=45°,

∴侧棱与底面ABC所成的角是45°。

(2)取AB的中点D,

∴AB⊥面A1OD,

即为所求,

所以,侧面与底面ABC所成的角是60°。

(3)设顶点C到平面的距离为d,

由题意,知

所以,顶点C到平面的距离为

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简答题

如图,在棱长为1的正方体ABCD-A1B1C1D1中,P是侧棱CC1上的一点,CP=m,

(Ⅰ)试确定m,使直线AP与平面BDD1B1所成角的正切值为3

(Ⅱ)在线段A1C1上是否存在一个定点Q,使得对任意的m,D1Q在平面APD1上的射影垂直于AP,并证明你的结论。

正确答案

解:(Ⅰ)连AC,设AC与BD相交于点O,

AP与平面相交于点G,连结OG,

因为PC∥平面,平面∩平面APC=OG,

故OG∥PC,

所以,OG=

又AO⊥BD,AO⊥BB1,所以AO⊥平面

故∠AGO是AP与平面所成的角,

在Rt△AOG中,tanAGO=,即m=

所以,当m=时,

直线AP与平面所成的角的正切值为3

(Ⅱ)可以推测,点Q应当是A1C1的中点O1

因为D1O1⊥A1C1,且D1O1⊥A1A,

所以D1O1⊥平面ACC1A1

又AP平面ACC1A1

故D1O1⊥AP,

那么根据三垂线定理知,D1O1在平面APD1的射影与AP垂直。

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