- 用向量方法解决线线、线面、面面的夹角问题
- 共2973题
直三棱柱ABC-A1B1C1的底面为等腰直角三角形,∠BAC=90°,AB=AC=2,AA1=,E、F分别BC、AA1是的中点。
求:(1)FE与底面所成角的大小;
(2)异面直线EF和A1B所成角的大小。
正确答案
解:(1)45°;
(2)30°。
如图,三棱柱ABC-A1B1C1中,侧面AA1C1C⊥底面节ABCAA1=A1C=AC=2,AB=BC,且AB⊥BC,O为AC的中点.
(I)求证:A1O⊥平面ABC;
(Ⅱ)若E为BC1的中点,求证:OE∥平面A1AB;
(III)求直线A1C与平面A1AB所成角的正弦值.
正确答案
(Ⅰ)证明:因为A1A=A1C,且O为AC的中点,
所以A1O⊥AC.
又由题意可知,平面AA1C1C⊥平面ABC,交线为AC,且A1O⊂平面AA1C1C,
所以A1O⊥平面ABC;
(Ⅱ)证明:以O为原点,OA,OB,OA1所在直线分别为x,y,z轴建立空间直角坐标系.
由题意可知,A1A=A1C=AC=2,又AB=BC,AB⊥BC,∴OB=AC=1,
所以得:O(0,0,0),A(1,0,0),A1(0,0,),C1(-2,0,
),E(-1,
,
)
则有:=(-1,0,
),
=(-1,1,0),
=(-1,
,
)
设平面A1AB的法向量为=(x0,y0,z0),则由
,可得
故可取=(
,
,1)
∴•
=0
∵OE⊄平面A1AB
∴OE∥平面A1AB;
(III)∵C(-1,0,0),∴=(-1,0,-
)
∵平面AA1B的一个法向量为=(
,
,1)
∴|cos<,
>|=|
|=
∵因为直线A1C与平面A1AB所成角θ和向量与
所成锐角互余,
∴sinθ=
如图,在几何体ABCDE中,△ABC是等腰直角三角形,∠ABC=90°,BE和CD都垂直于平面ABC,且BE=AB=2,CD=1,F是AE的中点.
(1)证明:DF∥平面ABC;
(2)求AB与平面BDF所成角的大小.
正确答案
证明:(1)取AB中点G,连CG,GF,则GF∥BE,且GF=BE.
∴GF∥CD且GF=CD
∴四边形FGCD为平行四边形.∴DF∥CG,
∵CG⊂平面ABC又DF⊄平面ABC
∴DF∥平面ABC.
(2)设A到平面BDF距离为h,由VA-BDF=VD-ABF知h=
又△BDF中,BF=,BD=DF=
,∴S△BDF=
,S△ABF=
S△ABE=1,CB=2,
∴h==
设AB与平面BDF所成角为θ,则sinθ==
在长江汽车渡口,马力不足或装货较重的汽车上岸时,采用沿着坡面斜着成S形的方法向上开,这是为什么?你能从数学的角度进行解释吗?
正确答案
解:如图,AB表示笔直向上行走的路线(AB⊥CA),
α表示它与水平面所成的交角,
CB表示斜着向上行走的路线,β表示它与水平面所成的夹角,
它们所达到的高度都是BD,
现在的问题就是要研究α和β这两个角哪个大,越大越费力。
在Rt△BAD中,sinα=,①
在Rt△BCD中,sinβ=,②
比较①与②,因为AB、CB分别是直角三角形ABC的直角边和斜边,
也就是说AB<CB,所以,>
,
又因为α、β都是锐角,所以,α>β,
因此汽车沿着CB方向斜着向上开要省力,
山区修筑的公路,采取盘山而上的方法,也是这个道理。
如图,已知两个正方行ABCD和DCEF不在同一平面内,M,N分别为AB,DF的中点。
(1)若平面ABCD⊥平面DCEF,求直线MN与平面DCEF所成角的正值弦;
(2)用反证法证明:直线ME与BN 是两条异面直线。
正确答案
解:(1)取CD的中点G,连接MG,NG。
设正方形ABCD,DCEF的边长为2,
则MG⊥CD,MG=2,NG=
因为平面ABCD⊥平面DCED,
所以MG⊥平面DCEF,
可得∠MNG是MN与平面DCEF所成的角。
因为MN=,
所以sin∠MNG=
则MN与平面DCEF所成角的正弦值为。
(2)假设直线ME与BN共面,
则AB平面MBEN,且平面MBEN与平面DCEF交于EN
由已知,两正方形不共面,故AB平面DCEF。
又AB//CD,
所以AB//平面DCEF。
EN为平面MBEN与平面DCEF的交线,
所以AB//EN。
又AB//CD//EF,
所以EN//EF,这与EN∩EF=E矛盾,
故假设不成立。
所以ME与BN不共面,它们是异面直线。
扫码查看完整答案与解析