- 用向量方法解决线线、线面、面面的夹角问题
- 共2973题
如图,四棱锥P﹣ABCD的底面是正方形,PD⊥底面ABCD,点E在棱PB上.
(1)求证:平面AEC⊥平面PDB;
(2)当且E为PB的中点时,求AE与平面PDB所成的角的大小.
正确答案
(Ⅰ)证明:∵四边形ABCD是正方形,
∴AC⊥BD,
∵PD⊥底面ABCD,
∴PD⊥AC,
∴AC⊥平面PDB,
∴平面AEC⊥平面PDB.
(Ⅱ)解:设AC∩BD=O,连接OE,
由(Ⅰ)知AC⊥平面PDB于O,
∴∠AEO为AE与平面PDB所的角,
∴O,E分别为DB、PB的中点,
∴OE∥PD, ,
又∵PD⊥底面ABCD,
∴OE⊥底面ABCD,OE⊥AO,在Rt△AOE中, ,
∴∠AEO=45°,即AE与平面PDB所成的角的大小为45°.
如图,在矩形ABCD中,AB=2BC=12,E为CD的中点;将△DAE沿AE折起,使面DAE⊥面ABCE;再过D作DQ∥AB,且DQ=AB,
(Ⅰ)求证:面ADE⊥面BEQ;
(Ⅱ)求直线BD与面ADE所成角的正切值;
(Ⅲ)求点Q到面ADE的距离.
正确答案
解:(Ⅰ)证明:折叠前,在矩形ABCD中,易得AE⊥BE,
因面DAE⊥面ABCE,AE⊥BE,BE面ABCE,
所以由面面垂直的性质定理,有BE⊥面DAE,
又由面面垂直的判定定理,
有面ADE⊥面BEQ。
(Ⅱ)由(Ⅰ)知BE⊥面DAE,故∠BDE是直线BD与面ADE所成的角,
在Rt△BED中,,
故直线BD与面ADE所成角的正切值为;
(Ⅲ)设点Q到面ADE的距离为h,
∵DQ∥EC且DQ=EC,
∴四边形DQCE为平行四边形,
∴QG∥DE,从而QC∥面ADE,
故点Q到面ADE的距离等于点C到面ADE的距离,
由易得
。
如图,在正三棱柱ABC-A1B1C1中,AB=4,AA1=,点D是BC的中点,点E在AC上,且DE⊥A1E。
(1)证明:平面A1DE⊥平面ACC1A1;
(2)求直线AD和平面A1DE所成角的正弦值。
正确答案
解:(1)由正三棱柱ABC-A1B1C1的性质知AA1⊥平面ABC
又DE平面ABC,
所以DE⊥AA1而DE⊥A1E,AA1∩A1E=A1,
所以DE⊥平面ACC1A1又DE平面A1DE,
故平面A1DE⊥平面ACC1A1。
(2)过点A作AF垂直于点
,连接DF
由(1)知,平面⊥平面
,
所以AF平面
,
故直线AD和平面A1DE所成的角。
因为DE⊥
所以DE⊥AC
而△ABC是边长为4的正三角形,
于是AD=2,AE=4-CE=4-
=3
又因为AA1=
所以A1E==
=4
,
即直线AD和平面所成的角的正弦值为
。
如图,四棱锥P-ABCD的底面为等腰梯形,AB∥CD,AC⊥BD,垂足为H,PH是四棱锥的高,已知,∠APB =∠ADB=60°。
(1)证明:平面PAC⊥平面PBD;
(2)求四棱锥P-ABCD的体积;
(3)求PH与平面PAD所成的角的大小
正确答案
解:(1)证明:因为PH是四棱锥P-ABCD的高,
所以AC⊥PH
又AC⊥BD,
所以AC⊥平面PBD,
又AC平面PAC
所以平面PAC⊥平面PBD。
(2)解:因为四边形ABCD为等腰梯形,AB∥CD,AC⊥BD,
所以HA=HB=
因为∠APB=∠ADB=60°,
所以PA=PB=,HD=HC=1
所以PH=
所以等腰梯形ABCD的面积为
所以四棱锥P-ABCD的体积为。
(3)解:过H作HE⊥AD于E,连接PE,如图,
则PE⊥AD
∴AD⊥平面PEH
又AD平面PAD,
∴平面PEH⊥平面PAD
过H作HG⊥PE于G,则HG⊥平面PAD
∴∠HPG为PH与平面PAD所成的角
∵,DH=1
∴AD=2
∴
又
∴
即
故PH与平面PAD所成的角为。
如图,四棱锥P-ABCD的底面是正方形,PD⊥底面ABCD,点E在棱PB上。
(1)求证:平面AEC⊥平面PDB;
(2)当,且E为PB的中点时,求AE与平面PDB所成的角的大小。
正确答案
(1)证明:∵四边形ABCD是正方形,
∴AC⊥BD,
∵PD⊥底面ABCD,
∴PD⊥AC,
∴AC⊥平面PDB,
∴平面AEC⊥平面PDB。
(2)解:设AC∩BD=O,连接OE,
由(1)知AC⊥平面PDB于O,
∴∠AEO为AE与平面PDB所的角,
又O,E分别为DB、PB的中点,
∴OE//PD,且,
又∵PD⊥底面ABCD,
∴OE⊥底面ABCD,OE⊥AO,
在Rt△AOE中,,
∴∠AOE=45°,
即AE与平面PDB所成的角的大小为45°。
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