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题型:简答题
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简答题

如图,在正三棱柱ABC-A1B1C1中,E是BB1的中点。

(1)求证:截面A1EC⊥平面ACC1A1

(2)若AA1=A1B1,且F是AC中点,求直线EF与面A1EC所成角的大小。

正确答案

(1 )证明:作EG⊥A1C于G      

∵E是BB1的中点,且A1B1=BC      

∴EA1=EC   

∴G是A1C的中点   

又连结AC1,则G是AC1的中点      

又连结EA,EC1,则EG⊥AC1     

又∵      

∴EG⊥平面ACC1A1截面A1EC      

∴截面A1EC⊥平面ACC1A1

(2)解:以AC的中O为坐标原点,建立如图所示的坐标系

不妨设2

      

设面A1EC的法向量

与面所成的角为θ

        

∴EF与面A1EC所成的角的大小为

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简答题

如图所示的几何体是由以正三角形ABC为底面的直棱柱被平面DEF所截而得,AB=2,BD=1,CE=3,AF=a,O为AB的中点,

(1)当a=4时,求平面DEF与平面ABC的夹角的余弦值;

(2)当a为何值时,在棱DE上存在点P,使CP⊥平面DEF?

正确答案

解:(1)分别取AB、DF的中点O、G,

连接OC、OG,

以直线OB、OC、OG分别为x轴、y轴、z轴

建立如图所示的空间直角坐标系,

则D、E、F的坐标分别为D(1,0,1)、

E(0,,3)、F(-1,0,4),

=(-1,,2),=(-2,0,3),

设平面DEF的法向量

可取

平面ABC的法向量可以取

∴平面DEF与平面ABC的夹角的余弦值为

 (2)在(1)的坐标系中,AF=a,

=(-1,,2),=(-2,0,a-1),

因P在DE上,设

于是CP⊥平面DEF的充要条件为

由此解得,

即当a=2时,在DE上存在靠近D的第一个四等分点P,

使CP⊥平面DEF。

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简答题

如图所示,直三棱柱ABC-A1B1C1中,CA=CB=2,∠BCA=90°,棱AA1=4,E、M、N分别是CC1、A1B1、AA1的中点,

(1)求证:A1B⊥C1M;

(2)求BN的长;

(3)求二面角B1-A1E-C1平面角的余弦值。

正确答案

解:如图建立空间直角坐标系,

(1)

∴A1B⊥C1M。

 (2)依题意得:B(0,2,0),N(2,0,2),

(3)依题意得:

∴平面

设平面

∴y=-z,

∴x=-z,

令z=1,

由题意可知:二面角B1-A1E-C1的大小是锐角,

所以二面角B1-A1E-C1的平面角的余弦值是

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简答题

如图,在三棱锥S-ABC中,侧面SAB与侧面SAC均为等边三角形,∠BAC=90°,O为BC中点。

(1)证明:SO⊥平面ABC;

(2)求二面角A-SC-B的余弦值。

正确答案

解:(1)由题设

连接

为等腰直角三角形,

所以,且

为等腰三角形,

从而

所以为直角三角形

所以

所以平面

(2)以O为坐标原点,射线分别为x轴、y轴的正半轴,建立如图的空间直角坐标系

的中点

等于二面角的平面角

所以二面角的余弦值为

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简答题

如图,在四棱锥P-ABCD中,PA⊥平面ABCD,底面ABCD是菱形,AB=2,∠BAD=60°,

(Ⅰ)求证:BD⊥平面PAC;

(Ⅱ)若PA=AB,求PB与AC所成角的余弦值;

(Ⅲ)当平面PBC与平面PDC垂直时,求PA的长。

正确答案

(Ⅰ)证明:因为四边形ABCD是菱形,

所以AC⊥BD,

又因为PA⊥平面ABCD,

所以PA⊥BD,

所以BD⊥平面PAC。

(Ⅱ)解:设AC∩BD=O,

因为∠BAD=60°,PA=PB=2,

所以BO=1,AO=CO=

如图,以O为坐标原点,建立空间直角坐标系O-xyz,

则 P(0,,2),A(0,,0),B(1,0,0),

C(0,,0),

所以

设PB与AC所成角为θ,

(Ⅲ)解:由(Ⅱ)知

设P(0,,t)(t>0),

设平面PBC的法向量m=(x,y,z),

所以

所以

同理,平面PDC的法向量

因为平面PCB⊥平面PDC,

所以=0,

解得t=

所以PA=

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