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题型:简答题
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简答题

如图,底面ABC为正三角形,EA⊥平面ABC,DC⊥平面ABC,EA=AB=2DC=2a,设F为EB的中点。

(1)求证:DF∥平面ABC;

(2)求直线AD与平面AEB所成角的正弦值。

正确答案

解:(1)如图,过F作FH∥EA交AB于H,连接HC,

∵EA⊥平面ABC,DC⊥平面ABC,

∴EA∥DC

又∵FH∥EA

∴FH∥DC

而F是EB的中点,

∴FH=AE=DC

∴四边形CDFH是平行四边形

∴DF∥HC

又HC平面ABC,DF平面ABC,

∴DF∥平面ABC; 

(2)△ABC为正三角形,H为AB中点,

∴CH⊥AB

∵EA⊥平面ABC,CH面ABC,

∴CH⊥EA

又∵EA∩AB =A,EA、AB平面EAB,

∴CH⊥平面EAB

∵DF∥CH,

∴DF⊥平面EAB

∴AF为DA在平面EAB上的射影,则∠DAF为直线AD与平面AEB所成角,

在Rt△AFD中,

所以直线AD与平面AEB所成角的正弦值为。 

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题型:简答题
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简答题

如图,在四棱锥P-ABCD中,侧棱PA⊥底面ABCD,底面ABCD为矩形,AD=2AB=2PA,E为PD的上一点,且PE=2ED,F为PC的中点.

(Ⅰ)求证:BF∥平面AEC;

(Ⅱ)求二面角E-AC-D的余弦值.

正确答案

建立如图所示空间直角坐标系A-xyz,

设B(1,0,0),则D(0,2,0),P(0,0,1),C(1,2,0)E(0,),F(,1,)(2分)

(Ⅰ)设平面AEC的一个法向量为=(x,y,z),

=(0,),=(1,2,0),

∴由

令y=-1,得=(2,-1,4)(4分)

=(-,1,),

=2×(-)+(-1)×1+4×=0,(5分)

,BF⊄平面AEC,

∴BF∥平面AEC.(7分)

(Ⅱ)由(Ⅰ)知平面AEC的一个法向量为=(2,-1,4),

=(0,0,1)为平面ACD的法向量,(8分)

而cos<>==,(11分)

故二面角E-AC-D的余弦值为(12分)

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题型:简答题
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简答题

如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD为平行四边形,∠ADC=45°,AD=AC=1,O为AC中点,PO⊥平面ABCD,PO=2,M为PD中点,

(Ⅰ)证明:PB∥平面ACM;

(Ⅱ)证明:AD⊥平面PAC;

(Ⅲ)求直线AM与平面ABCD所成角的正切值.

正确答案

(Ⅰ)证明:连接BD,MO,

在平行四边形ABCD中,因为O为AC的中点,所以O为BD的中点,

又M为PD的中点,所以PB∥MO。

因为平面ACM,平面ACM,

所以PB∥平面ACM。

(Ⅱ)证明:因为,且AD=AC=1,

所以,即AD⊥AC,

又PO⊥平面ABCD,平面ABCD,

所以PO⊥AD,

而AC∩PO=O,

所以AD⊥平面PAC。

(Ⅲ)解:取DO的中点N,连接MN,AN,

因为M为PD的中点,

所以MN∥PO,且

由PO⊥平面ABCD,得MN⊥平面ABCD,

所以∠MAN是直线AM与平面ABCD所成的角,

在Rt△DAO中,

所以

从而

在Rt△ANM中,

即直线AM与平面ABCD所成角的正切值为

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简答题

如图,A、B为圆柱OO1的母线,BC是底面圆O的直径,D、E分别是A、C的中点,DE⊥面CB

(1)证明:DE∥面ABC;

(2)若B=BC,求C与面BC所成角的正弦值.

正确答案

(1)证明:连接EO,OA.

∵E,O分别是C、BC的中点,

∴EO∥B,又DA∥B,且DA=EO=B

∴四边形AOED是平行四边形,即DE∥OA,DE面ABC,

∴DE∥面ABC.

2)解:作过C的母线C,连接,则是上底面的直径,

连接O1,得O1∥AO,

又AO⊥面CB

所以,O1⊥面CB

连接CO1,则∠CO1为C与面BC所成角,

设B=BC=2,则C==O1=1,

在RT△O1C中,sin∠CO1==

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题型:简答题
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简答题

如图,在四棱锥P-ABCD中,PA⊥底面ABCD,底面为直角梯形,∠BAD=90°,BC∥AD,且PA=AB=BC=1,AD=2.

(Ⅰ)设M为PD的中点,求证:CM∥平面PAB;

(Ⅱ)求侧面PAB与侧面PCD所成二面角的平面角的正切值.

正确答案

解法一:(Ⅰ)证明:取PA的中点N,连接BN、NM,在△PAD中,MN∥AD,且MN=AD=1;

又BC∥AD,且BC=AD=1,所以MNBC,即四边形BCMN为平行四边形,CM∥BN.

又CM⊄平面PAB,BN⊂平面PAB,故CM∥平面PAB.…(5分)

(Ⅱ)在平面ABCD中,AB与CD不平行,延长AB、CD交于一点,设为E,

连接PE,则PE为侧面PAB与侧面PCD所成二面角的棱,又由题设可知DA⊥侧面PAB,于是过A作AF⊥PE于F,

连接DF,由三垂线定理可知∠AFD为侧面PAB与侧面PCD所成二面角的平面角.…(8分)

在△EAD中,由BC∥AD,BC=AD,知B为AE为中点,∴AE=2,

在Rt△PAE中,PA=1,AE=2,∴PE=,AF=.故tan∠AFD==

即所求侧面PAB与侧面PCD所成二面角的平面角的正切值为.…(12分)

解法二:以A为坐标原点,以AB、AD、AP所在直线为x、y、z轴建立如图所示的空间直角

坐标系,则B(1,0,0),C(1,1,0),D(0,2,0),P(0,0,1).…(2分)

(Ⅰ)由M为PD中点知M的坐标为(0,1,1),所以=(-1,0,1),

又平面PAB的法向量可取为=(0,1,0),∴=0,即

又CM⊄平面PAB,所以CM∥平面PAB.…(6分)

(Ⅱ)设平面PCD的法向量为=(x1,y1,z1).

=(1,1,-1), =(0,2,-1),∴

不妨取z1=2,则y1=1,x1=1.∴=(1,1,2).

又平面PAB的法向量为=(0,1,0).

设侧面PAB与侧面PCD所成二面角的平面角大小为θ,

则由的方向可知cosθ===

∵θ∈(0,π),∴sinθ=,tanθ=

即所求侧面PAB与侧面PCD所成二面角的平面角的正切值为.…(12分)

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