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题型:简答题
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简答题

如图,在四棱锥P-ABCD中,PA⊥平面ABCD,PA=AB=BC=2,∠DAC=∠ABC=90°,

(Ⅰ)证明:AD⊥PC;

(Ⅱ)求PD与平面PBC所成角的大小。

正确答案

证明:(Ⅰ)由PA⊥平面ABCD知AC为PC在平面ABCD的射影,

由∠DAC=90°知,AD⊥DC,

故AD⊥PC(三垂线定理)。

解:(Ⅱ)建立如图所示空间直角坐标系A-xyz,

由已知可得

设平面PBC的法向量为

则PD与平面PBC所成的角为

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简答题

如图,已知四棱锥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,E为AD中点。

(1)证明:PE⊥BC;

(2)若∠APB=∠ADB=60°,求直线PA与平面PEH所成角的正弦值。

正确答案

解:以H为原点,HA,HB,HP分别为x,y,z轴,线段HA的长为单位长,建立空间直角坐标系如图,则A(1,0,0),B(0,1,0)

(1)设C(m,0,0),P(0,0,n)(m<0,n>0)

可得

因为

所以PE⊥BC。

(2)由已知条件可得

设n=(x,y,z)为平面PEH的法向量

,即

因此可以取n=(1,,0)

可得

所以直线PA与平面PEH所成角的正弦值为

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简答题

用平行于棱锥底面的平面去截棱锥,则截面与底面之间的部分叫棱台。

如图,在四棱台ABCD-A1B1C1D1中,下底ABCD是边长为2的正方形,上底A1B1C1D1是边长为1的正方形,侧棱DD1⊥平面ABCD,DD1=2,

(Ⅰ)求证:B1B∥平面D1AC;

(Ⅱ)求平面B1AD1与平面CAD1夹角的余弦值。

正确答案

解:以D为原点,以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D-xyz,

如图,则有A(2,0,0),

B(2,2,0),C(0,2,0),

A1(1,0,2),B1(1,1,2),

C1(0,1,2),D1(0,0,2),

(Ⅰ)证明:设,连接D1、E,

则有

所以

平面

(Ⅱ)

为平面AB1D1的法向量,

于是令x=1,则y=-1,z=1,

同理可以求得平面的一个法向量

∴二面角的余弦值为

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简答题

附加题(必做题)

如图,在直三棱柱ABC-A1B1C1中,AC=3,BC=4,AB=5,AA1=4.

(1)设,异面直线AC1与CD所成角的余弦值为,求λ的值;

(2)若点D是AB的中点,求二面角D-CB1-B的余弦值.

正确答案

(1)以CA,CB,CC1分别为x,y,z轴建立如图所示空间直角坐标,

因为AC=3,BC=4,AA1=4,所以A(3,0,0),B(0,4,0),C(0,0,0),C1=(0,0,4),

所以=(-3,0,4),因为

所以点D(-3λ+3,4λ,0),所以=(-3λ+3,4λ,0),

因为异面直线AC1与CD所成角的余弦值为

所以 |cos<>|==,解得λ=.…(4分)

(2)由(1)得B1(0,4,4),因为 D是AB的中点,所以D(,2,0),

所以=(,2,0),=(0,4,4),平面CBB1C1的法向量 =(1,0,0),

设平面DB1C的一个法向量=(x0,y0,z0),

的夹角(或其补角)的大小就是二面角D-CB1-B的大小,

令x0=4,则y0=-3,z0=3,

所以=(4,-3,3),

∴cos<>===

所以二面角D-B1C-B的余弦值为.   …(10分)

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简答题

如图,正方体ABCD-A1B1C1D1的棱长为1.

(1)求A1C与DB所成角的大小;

(2)求二面角D-A1B-C的余弦值;

(3)若点E在A1B上,且EB=1,求EC与平面ABCD所成角的大小.

正确答案

(1)如图建立空间直角坐标系C-xyz,

则C(0,0,0),D(1,0,0),B(0,1,0),A1(1,1,1).

=(-1,1,0),=(1,1,1).

∴cos<>===0.

∴A1C与DB所成角的大小为90°.

(2)设平面A1BD的法向量=(x,y,z),

可得,∴=(1,1,-1).

同理可求得平面A1BC的一个法向量=(1,0,-1),

∴cos<>===

∴二面角D-A1B-C的余弦值为

(3)设=(0,0,1)是平面ABCD的一个法向量,且=(,1,),

∴cos<>==

∴<>=60°,

∴EC与平面ABCD所成的角是30°.

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