- 用向量方法解决线线、线面、面面的夹角问题
- 共2973题
如图,已知三棱柱ABC-A1B1C1的各棱长均为2,P是BC的中点,侧面ACC1A1⊥底面ABC,且侧棱AA1与底面ABC所成的角为60°,
(Ⅰ)证明:直线A1C∥平面AB1P;
(Ⅱ)求直线AB1与平面ACC1A1所成角的正弦值。
正确答案
解:(Ⅰ)连接A1B交AB1于Q,
则Q为A1B中点,连结PQ,
∵P是BC的中点,
∴PQ∥A1C,
∵PQ平面AB1P,A1C
平面AB1P,
∴A1C∥平面AB1P。
(Ⅱ)取中点M,连
、AM,
则,
∵平面平面ABC,
∴平面平面
,
∴平面
,
∴为直线
与平面
所成的角,
在正中,边长为2,M是
中点,
∴,
∵面平面ABC,
∴为
与平面ABC所成的角,即
,
在菱形中,边长为2,
,M是
中点,
∴,
∴,
在中,
,
,
从而,
∴,
∴直线与平面
所成角的正弦值为
。
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.
又 ,∴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 .
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)证明:“略”;
(2)证明:“略”;
(3)解:45°。
如图,直三棱柱ABC-A1B1C1中,底面是等腰直角三角形,∠ACB=90°,侧棱AA1=2,D、E分别是CC1与A1B的中点,点E在平面ABD上的射影是△ABD的垂心G。
(1)求A1B与平面ABD所成角的大小(结果用反三角函数值表示);
(2)求点A1到平面AED的距离。
正确答案
解:(1)连结BG,则BG是BE在面ABD的射影,即∠EBG是A1B与平面ABD所成的角
设F为AB中点,连结EF、FC
∵D,E分别是CC1,A1B的中点,
又DC⊥平面ABCD,
∴CDEF为矩形,
连接DE,G是△ADB的重心,
∴GE=DF,
在直角三角形EFD中,
∵
∴
于是
∵
∴
∴
∴A1B与平面ABD所成的角是。
(2)连结A1D,有,
∵
又
∴平面
设A1到平面AED的距离为h,
则
∴
故A1到平面AED的距离为。
在棱长为4的正方体ABCD-A1B1C1D1中,O是正方形A1B1C1D1的中心,点P在棱CC1上,且CC1=4CP。
(1)求直线AP与平面BCC1B1所成的角的大小(结果用反三角函数值表示);
(2)设O点在平面D1AP上的射影是H,求证:D1H⊥AP;
(3)求点P到平面ABD1的距离。
正确答案
解:(1);
(2)“略”;
(3)。
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