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题型:简答题
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简答题

如图,正方形ADEF与梯形ABCD所在的平面互相垂直,AD⊥CD,AB∥CD,AB=AD=2,CD=4,M为CE的中点,

(Ⅰ)求证:BM∥平面ADEF;

(Ⅱ)求证:平面BDE⊥平面BEC;

(Ⅲ)求平面BEC与平面ADEF所成锐二面角的余弦值。

正确答案

(Ⅰ)证明:取DE中点N,连结MN,AN,

在△EDC中,M,N分别为EC,ED的中点,

所以

由已知AB∥CD,

所以MN∥AB,且MN=AB,

所以四边形ABMN为平行四边形,

所以BM∥AN,

又因为

所以BM∥平面ADEF。

(Ⅱ)证明:在正方形ADEF中,ED⊥AD,

又因为平面ADEF⊥平面ABCD,且平面

所以ED⊥平面ABCD,所以ED⊥BC,

在直角梯形ABCD中,

可得

在△BCD中,

所以BC⊥BD,

所以BC⊥平面BDE,

又因为

所以平面BDE⊥平面BEC。

(Ⅲ)解:由(Ⅱ)知ED⊥平面ABCD,且AD⊥CD,

以D为原点,DA,DC,DE所在直线为x,y,z轴,

建立空间直角坐标系,

平面ADEF的一个法向量为

为平面BEC 的一个法向量,

因为

所以

令x=1,得y=1,z=2,

所以为平面BEC的一个法向量,

设平面BEC与平面ADEF所成锐二面角为θ,

所以平面BEC与平面ADEF所成锐二面角的余弦值为

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题型:简答题
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简答题

如图,在直三棱柱ABC-A1B1C1中,∠ACB=90°,∠BAC=30°,BC=1,A1A=,M是CC1的中点,

(1)求证:A1B⊥AM;

(2)求二面角B-AM-C的平面角的大小.

正确答案

解:以点C为原点,CB、CA、CC1所在直线为x、y、z轴,

建立空间直角坐标系C- xyz,如图所示,

则B(1,0,0),

所以

(1)因为

所以A1B⊥AM。

(2)因为ABC-A1B1C1是直三棱柱,所以CC1⊥平面ABC,

又BC平面ABC,所以CC1⊥BC,

因为∠ACB=90°,即BC⊥AC,

所以BC⊥平面ACC1,即BC⊥平面AMC,

所以是平面AMC的一个法向量,

n=(x,y,z)是平面BAM的一个法向量,

,得

令z=2,得,所以

因为

所以

因此二面角B-AM-C的平面角的大小为45°.

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简答题

如图,在多面体ABCDA1E中,底面ABCD为正方形,AA1⊥平面ABCD,CE⊥平面ABCD,AA1=2AB=4,且CE=λAA1,A1C⊥平面BED。

(1)求λ的值;

(2)求二面角A1-BD-E的余弦值。

正确答案

解:(1)以D为坐标原点,射线DA为x轴的正半轴,射线DC为y轴的正半轴,过D作平行于AA1的射线Dz为z轴的正半轴,建立如图所示的空间直角坐标系D-xyz,

依题设知D(0,0,0),B(2,2,0), C(0,2,0),A1(2,0,4)

∵A1C⊥平面BED,

∴A1C⊥DE

(2)依题意可知是平面BED的一个法向量,

设向量n= (x,y,z)是平面DA1B的一个法向量

∴2x+2y=0,2x+4z=0,

令z=1,则x=-2,y=2,

∴n=(-2,2,1)

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简答题

如图,ABCD-A1B1C1D1是棱长为6的正方体,E、F分别是棱AB、BC上的动点,且AE=BF,

(1)求证:A1F⊥C1E;

(2)当A1、E、F、C1共面时,

求:①D1到直线C1E的距离;

②面A1DE与面C1DF所成二面角的余弦值.

正确答案

(1)证明:以D为原点,DA、DC、DD1所在直线分别为x轴、y轴、z轴建立空间直角坐标系,

设AE=m,则

从而

直接计算知,

所以,

(2)①

所以,

从而E、F分别是AB、BC的中点,

中,

解得:

②由①得,,设平面的一个法向量为

依题意

所以,

同理平面的一个法向量为

由图知,面与面所成二面角的余弦值(即)。

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题型:简答题
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简答题

如图,已知正三棱柱  ABC-A'B'C' 的侧棱长为2 ,底面边长为1 ,M是BC的中点,在直线CC' 上是否存在一点N ,使得MN ⊥AB'? 若存在,请指出它的位置;若不存在,请说明理由.

正确答案

解:假设在直线CC'上存在一点N ,使得MNAB',

设CN

即在直线CC'上存在一点N,当时,MNAB'.

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