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简答题

如图所示多面体中,AD⊥平面PDC,ABCD为平行四边形,E为AD的中点,F为线段BP上一点,∠CDP=120°,AD=3,AP=5,PC=

(Ⅰ)若F为BP的中点,求证:EF∥平面PDC;

(Ⅱ)若,求直线AF与平面PBC所成角的正弦值

正确答案

解(Ⅰ)取PC的中点为O,连FO,DO,

∵F,O分别为BP,PC的中点,

∴FO∥BC,且,

又ABCD为平行四边形,ED∥BC,且,

∴FO∥ED,且FO=ED

∴四边形EFOD是平行四边形  

即EF∥DO   又EF平面PDC  

∴EF∥平面PDC.

(Ⅱ)以DC为x轴,过D点做DC的垂线为y轴,DA为z轴建立空间直角坐标系,

则有D (0 ,0 , 0),C(2,0,0),B(2,0,3),P(,A(0,0,3)                

   

设平面PBC的法向量为  即  

取y=1得

∴AF与平面PBC所成角的正弦值为.   

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简答题

如图,在四棱锥S﹣ABCD中,SD⊥底面ABCD,底面ABCD是矩形,且 ,E是SA的中点.

(1)求证:平面BED⊥平面SAB;

(2)求直线SA与平面BED所成角的大小.  

正确答案

(1)证明:∵SD⊥平面ABCD,SD?平面SAD

∴平面SAD⊥平面ABCD,

∵AB⊥AD,平面SAD∩平面ABCD=AD ∴AB⊥平面SAD,

∵DE?平面SAD ∴DE⊥AB.

∵SD=AD,E是SA的中点,∴DE⊥SA,

∵AB∩SA=A,∴DE⊥平面SAB

∴平面BED⊥平面SAB.

(2)解:  作AF⊥BE,垂足为F.

由(1),平面BED⊥平面SAB,则AF⊥平面BED,

所以∠AEF是直线SA与平面BED所成的角.

设AD=2a,则AB= a,SA=2 a,AE= a,

△ABE是等腰直角三角形,则AF=a.

在Rt△AFE中,sin∠AEF= = ,

∴∠AEF=45° 故直线SA与平面BED所成角的大小45°.

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简答题

附加题

如图所示,在直角梯形OABC中,,OA=OS=AB=1,OC=2,点M是棱SB的中点,N是OC上的点,且ON:NC=1:3.

(1)求异面直线MN与BC所成的角;

(2)求MN与面SAB所成的角.

正确答案

解:(1)以OC,OA,OS所在直线建立空间直角坐标系O﹣xyz,

则S(0,0,1),C(2,0,0),A(0,1,0),B(1,1,0),

所以N( ,0,0),M(  , 

∴ =(0,﹣ ,﹣ ), =(1,﹣1,0)

∴直线MN与BC所成角的余弦值为 = 

∴直线MN与BC所成角为 

(2)设平面SAB的一个法向量为 =(a,b,c)

 =(a,b,c)·(1,1,﹣1)=a+b﹣c=0  

=(a,b,c)·(0,1,﹣1)=b﹣c=0

令b=1可得法向量  =(0,1,1)

∵ =(0,﹣ ,﹣ ),

∴直线MN与面SAB所成角的正弦值为| |= 

∴直线MN与面SAB所成角为   

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简答题

如图,已知AB⊥平面ACD,DE⊥平面ACD,△ACD为等边三角形,AD=DE=2AB,F为CD的中点.

(1)求证:AF∥平面BCE;

(2)求证:平面BCE⊥平面CDE;

(3)求直线BF和平面BCE所成角的正弦值.

正确答案

(1)证明:取CE的中点G,连FG、BG.

∵F为CD的中点,

∴GF∥DE且

∵AB⊥平面ACD,DE⊥平面ACD,

∴AB∥DE,

∴GF∥AB.

∴GF=AB.

∴四边形GFAB为平行四边形,则AF∥BG.

∵AF平面BCE,BG平面BCE,

∴AF∥平面BCE.

(2)证明:∵△ACD为等边三角形,F为CD的中点,

∴AF⊥CD.

∵DE⊥平面ACD,AF平面ACD,

∴DE⊥AF.

又CD∩DE=D,

故AF⊥平面CDE.

∵BG∥AF,∴BG⊥平面CDE.

∵BG平面BCE,∴平面BCE⊥平面CDE.

(3)解:在平面CDE内,过F作FH⊥CE于H,连BH.

∵平面BCE⊥平面CDE,

∴FH⊥平面BCE.

∴∠FBH为BF和平面BCE所成的角.

设AD=DE=2AB=2a,则

Rt△FHB中,

∴直线BF和平面BCE所成角的正弦值为

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简答题

如图1,平面四边形ABCD关于直线AC对称,∠A=60°,∠C=90°,CD=2,把△ABD沿BD折起(如图2),使二面角A-BD-C的余弦值等于,对于图2,完成以下各小题:

(1)求A,C两点间的距离;

(2)证明:AC⊥平面BCD;

(3)求直线AC与平面ABD所成角的正弦值。

正确答案

解:(Ⅰ)取BD的中点E,连接AE,CE,

,得:

就是二面角A-BD-C的平面角,

∴AC=2。

(Ⅱ)由

∴AC⊥平面BCD;

(Ⅲ)由(Ⅰ)知

∴平面ACE⊥平面ABD,平面ACE∩平面ABD=AE,

,则CF⊥平面ABD,

∠CAF就是AC与平面ABD所成的角,

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