- 用向量方法解决线线、线面、面面的夹角问题
- 共2973题
如图,正方体ABCD-A′B′C′D′棱长为1,E是BB′的中点,F是B′C′的中点,
(1)求证:D′F∥平面A′DE;
(2)求二面角A-DE-A′的余弦值。
正确答案
(1)证明:以D为坐标原点,直线DA,DC,DD′分别为x,y,z轴,建立空间直角坐标系,
则D(0,0,0),A(1,0,0),A′(1,0,1),D′(0,0,1),
E(1,1,),F(
,1,1),
,
,
,
设平面A′DE的法向量为,
则,即
,
从而,
,
∴,
所以D′F∥平面A′DE;
(2)解:设平面ADE的法向量为,
,
,
则,即
,
从而,
由(1)知DEA′的法向量为,
,
∴二面角A-DE-A′的余弦值为。
如图,在直三棱柱ABC-A1B1C1中,AA1=BC=AB=2,AB⊥BC,求二面角B1-A1C-C1的大小。
正确答案
解:如图,建立空间直角坐标系,
则A(2,0,0)、C(0,2,0)、A1(2,0,2)、
B1(0,0,2)、C1(0,2,2),
设AC的中点为M,
∵BM⊥AC,BM⊥CC1;
∴BM⊥平面A1C1C,
即=(1,1,0)是平面A1C1C的一个法向量。
设平面的一个法向量是
,
=(-2,2,-2),
=(-2,0,0),
∴
令z=1,解得x=0,y=1,
∴,
设法向量的夹角为φ,
二面角的大小为θ,显然θ为锐角,
,解得
,
∴二面角的大小为
。
如图,已知四棱锥E-ABCD的底面为菱形,且∠ABC=60°,AB=EC=2,。
(I)求证:平面EAB⊥平面ABCD;
(II)求二面角A-EC-D的余弦值。
正确答案
(I)证明:取AB的中点O,连接EO,CO,
∵
∴△ABC为等腰直角三角形,
又∵
∴△ACB三角形,
∴
又EC=2,
∴
∴
∴EO⊥平面ABCD,
又EO平面EAB
∴平面EAB⊥平面ABCD
(II)以AB中点O为坐标原点,以OB所在直线为y轴,OE所在直线为z轴,建立空间直角坐标系如图所示,
则
设平面DCE的法向量,
∴
即,解得
,
∴
设平面EAC的法向量,
,即
,解得
,
∴
∵
所以二面角A-EC-D的余弦值为。
如图,正方体ABCD-A1B1C1D1的棱长为1,
(1)求直线BC1和B1D1所成角的大小;
(2)求直线BC1和平面B1D1DB所成角的大小。
正确答案
解:(1)如图,以D为坐标原点,直线DA、DC、DD1分别为x轴、y轴、z轴,
建立空间直角坐标系,
则,
,
因为,
所以直线BC1和B1D1所成角的大小为60°;
(2)连结A1C1,记,连结OB,
因为,
所以,
从而是直线BC1和平面B1D1DB所成的角,
易知,
从而,
因为,
所以直线BC1和平面B1D1DB所成角的大小是30°。
如图,正方体ABCD-A1B1C1D1的棱长为1,
(1)求直线BC1和B1D1所成角的大小;
(2)求直线BC1和平面B1D1DB所成角的大小。
正确答案
解:(1)如图,以D为坐标原点,直线DA、DC、DD1分别为x轴、y轴、z轴,
建立空间直角坐标系,
则,
,
因为,
所以直线BC1和B1D1所成角的大小为60°;
(2)连结A1C1,记,连结OB,
因为,
所以,
从而是直线BC1和平面B1D1DB所成的角,
易知,
从而,
因为,
所以直线BC1和平面B1D1DB所成角的大小是30°。
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