- 用向量方法解决线线、线面、面面的夹角问题
- 共2973题
已知在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是矩形,且AD=2,AB=1,PA⊥平面ABCD,E、F分别是线段AB、BC的中点,
(1)证明:PF⊥FD;
(2)判断并说明PA上是否存在点G,使得EG∥平面PFD;
(3)若PB与平面ABCD所成的角为45°,求二面角A-PD-F的余弦值。
正确答案
解:(Ⅰ)∵ 平面
,
,AB=1,AD=2,
建立如图所示的空间直角坐标系,
则,
不妨令,
∵,
,
∴,
即PF⊥FD。
(Ⅱ)设平面PFD的法向量为,
由,得
,
令z=1,解得:,
∴,
设G点坐标为,
,
则,
要使EG∥平面PFD,只需,
即,
得,
从而满足的点G即为所求。
(Ⅲ)∵AB⊥平面PAD,
∴是平面PAD的法向量,易得
,
∵PA⊥平面ABCD,
∴是PB与平面ABCD所成的角,
得,PA=1,
平面PFD的法向量为,
∴,
故所求二面角A-PD-F的余弦值为。
如图,梯形ABCD中,AB=BC=1,AD=2,∠CBA=∠BAD=90°,沿对角线AC将△ABC折起,使点B在平面ACD内的射影O恰在AC上,
(Ⅰ)求证:AB⊥平面BCD;
(Ⅱ)求异面直线BC与AD所成的角;
(Ⅲ)求二面角B-AD-C的余弦值。
正确答案
已知某几何体的直观图和三视图如下图所示, 其正视图为矩形,左视图为等腰直角三角形,俯视图为直角梯形,
(Ⅰ)证明:BN⊥平面C1NB1;
(Ⅱ)求平面CNB1与平面C1NB1所成角的余弦值。
正确答案
解:(Ⅰ)证明:∵该几何体的正视图为矩形,
左视图为等腰直角三角形,
俯视图为直角梯形,
∴两两垂直,
以分别为x,y,x轴
建立空间直角坐标系如图,
则
,
∴,
,
∴,
又,
∴。
(Ⅱ)∵,
是平面C1B1N的一个法向量
,
设的一个法向量,
则
,
所以可取,
则
,
∴所求二面角C-NB1-C1的余弦值为。
如图,已知点P在正方体ABCD-A′B′C′D′的对角线BD′上,∠PDA=60°,
(Ⅰ)求DP与CC′所成角的大小;
(Ⅱ)求DP与平面AA′D′D所成角的大小。
正确答案
解:如图,以D为原点,DA为单位长建立空间直角坐标系D-xyz,
则,
连结BD,B′D′,
在平面BB′D′D中,延长DP交B′D′于H,
设,
由已知,
由,
可得,
所以,
(Ⅰ)因为,
所以,
即DP与CC′所成的角为45°。
(Ⅱ)平面AA′D′D的一个法向量是,
因为,
所以,
可得DP与平面AA′D′D所成的角为30°。
在棱长为1 的正方体ABCD-A1B1C1D1 中,E 、F 分别 是D1D 、BD 的中点,G 在棱CD 上,且,H是C1G的中点.利用空间向量解决下列问题:
(1)求证EF⊥B1C;
(2)求EF与C1G所成角的余弦值.
正确答案
解:如图所示,以为单位正交基底建立空间直角坐标系Dxyz,
则D(0,0,0),,C(0,1,0),C(0,1,1)
B1(1,1,1),
(1)证明:=
,
=(-1,0,-1),
·(-1,0,-1)=
×(-1)=0,
∴,即EF⊥B1C.
,则
又.且
即EF与C1G所成角的余弦值为
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