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题型:简答题
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简答题

如图,在多面体ABCDE中,CD⊥平面ABC,BE⊥平面ABC,且AC=BC=CD=1,

(1)求直线AD与平面ABC所成角的大小;

(2)求证:AC⊥平面BCDE;

(3)在AB上是否存在点F,使CF⊥AE?若存在,说明F点的位置,并证明;若不存在,说明理由.

正确答案

解:∵AC=BC=1,,∴AC⊥BC,

又由CD⊥平面ABC,可得CA,CB,CD两两垂直

以C为坐标原点,以CA,CB,CD分别为X,Y,Z轴正方向建立空间坐标系

则C(0,0,0),A(1,0,0),B(0,1,0),D(0,0,1),

(1)则=(-1,0,1),易得=(0,0,1)为平面ABC的一个法向量

设直线AD与平面ABC所成角为θ

则sinθ==

故θ=45°

故直线AD与平面ABC所成角为45;

(2)由已知CD⊥平面ABC,

∴CD⊥AC,又由AC=BC=1,,∴AC⊥BC,

又∵AC∩BC=C

故AC⊥平面BCDE;

(3)取AB的中点F,即为所求,

连接CF,

由AC=BC,∴CF⊥AB

又∵BE⊥平面ABC,∴BE⊥CF

又∵AB∩BE=B

∴CF⊥平面ABE

又∵AE⊂平面ABE

∴CF⊥AE

解析

解:∵AC=BC=1,,∴AC⊥BC,

又由CD⊥平面ABC,可得CA,CB,CD两两垂直

以C为坐标原点,以CA,CB,CD分别为X,Y,Z轴正方向建立空间坐标系

则C(0,0,0),A(1,0,0),B(0,1,0),D(0,0,1),

(1)则=(-1,0,1),易得=(0,0,1)为平面ABC的一个法向量

设直线AD与平面ABC所成角为θ

则sinθ==

故θ=45°

故直线AD与平面ABC所成角为45;

(2)由已知CD⊥平面ABC,

∴CD⊥AC,又由AC=BC=1,,∴AC⊥BC,

又∵AC∩BC=C

故AC⊥平面BCDE;

(3)取AB的中点F,即为所求,

连接CF,

由AC=BC,∴CF⊥AB

又∵BE⊥平面ABC,∴BE⊥CF

又∵AB∩BE=B

∴CF⊥平面ABE

又∵AE⊂平面ABE

∴CF⊥AE

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题型:简答题
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简答题

如图,在直-棱柱ABO-A′B′O′中,OO′=4,OA=4,OB=3,∠AOB=90°,D是线段A′B′的中点,P是侧棱BB′上的一点,若OP⊥BD,求OP与底面AOB所成角的大小(结果用反三角函数值表示)

正确答案

解:如图,以O点为原点建立空间直角坐标系.

由题意,有B(3,0,0),

设P(3,0,z),则

∵BD⊥OP,∴.

∵BB′⊥平面AOB,

∴∠POB是OP与底面AOB所成的角.

解析

解:如图,以O点为原点建立空间直角坐标系.

由题意,有B(3,0,0),

设P(3,0,z),则

∵BD⊥OP,∴.

∵BB′⊥平面AOB,

∴∠POB是OP与底面AOB所成的角.

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题型:简答题
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简答题

在直三棱柱ABC-A1B1C1中,AB=AC=1,∠BAC=90°,且异面直线A1B与B1C1所成的角等于60°.

(Ⅰ)求棱柱的高;

(Ⅱ)求B1C1与平面A1BC1所成的角的大小.

正确答案

解:(Ⅰ)由三棱柱ABC-A1B1C1是直三棱柱可知,AA1即为其高.

如图,因为BC∥B1C1,所以∠A1BC是异面直线A1B与B1C1所成的角或其补角.

连接A1C,因为AB=AC,所以

在Rt△ABC中,由AB=AC=1,∠BAC=90°,可得.(3分)

又异面直线A1B与B1C1所成的角为60°,所以∠A1BC=60°,即△A1BC为正三角形.

于是

在Rt△A1AB中,由,得AA1=1,即棱柱的高为1.(3分)

(Ⅱ)连接B1A,设B1A∩BA1=E,由(Ⅰ)知,B1A1=AA1=1,

所以矩形BAA1B1是正方形,所以B1E⊥A1B.(2分)

又由AC1⊥A1B1BA,得 A1C1⊥B1E,于是得B1E⊥平面A1BC1

故∠B1C1E就是B1C1与平面A1BC1所成的角.(2分)

在Rt△A1B1C1中,由A1B1=A1C1=1,∠B1A1C1=90°,

可得

在Rt△B1EC1中,由

,故∠B1C1E=30°.

因此B1C1与平面A1BC1所成的角30°.                                 (3分)

解析

解:(Ⅰ)由三棱柱ABC-A1B1C1是直三棱柱可知,AA1即为其高.

如图,因为BC∥B1C1,所以∠A1BC是异面直线A1B与B1C1所成的角或其补角.

连接A1C,因为AB=AC,所以

在Rt△ABC中,由AB=AC=1,∠BAC=90°,可得.(3分)

又异面直线A1B与B1C1所成的角为60°,所以∠A1BC=60°,即△A1BC为正三角形.

于是

在Rt△A1AB中,由,得AA1=1,即棱柱的高为1.(3分)

(Ⅱ)连接B1A,设B1A∩BA1=E,由(Ⅰ)知,B1A1=AA1=1,

所以矩形BAA1B1是正方形,所以B1E⊥A1B.(2分)

又由AC1⊥A1B1BA,得 A1C1⊥B1E,于是得B1E⊥平面A1BC1

故∠B1C1E就是B1C1与平面A1BC1所成的角.(2分)

在Rt△A1B1C1中,由A1B1=A1C1=1,∠B1A1C1=90°,

可得

在Rt△B1EC1中,由

,故∠B1C1E=30°.

因此B1C1与平面A1BC1所成的角30°.                                 (3分)

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题型:填空题
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填空题

已知∠AOB=90°,C为空间中一点,且∠AOC=∠BOC=60°,则直线OC与平面AOB所成角的正弦值为______

正确答案

解析

解:由对称性点C在平面AOB内的射影D必在∠AOB的平分线上

作DE⊥OA于E,连接CE则由三垂线定理CE⊥OE,

设DE=1,又∠COE=60°,CE⊥OE⇒OC=2,

所以

因此直线OC与平面AOB所成角的正弦值

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题型:填空题
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填空题

将边长为a的正方形ABCD沿对角线AC折起,使得BD=a,则AD与平面ABC所成之角为______

正确答案

45°

解析

解:如图,由题意知DE=BE=a,BD=a

由勾股定理可得∠BED=90°,故△BDE面积是a2

又正方形的对角线互相垂直,且翻折后,AC与DE,BE仍然垂直,

故AE,CE分别是以面BDE为底的两个三角形的高

故三棱锥D-ABC的体积为×a2=

设点D到平面ABC的距离为h,则

∵三棱锥D-ABC的体积为h=h,

h,

∴h=a,

设AD与平面ABC所成角为α,则sinα==

∴α=45°.

故答案为:45°.

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百度题库 > 高考 > 数学 > 用向量方法解决线线、线面、面面的夹角问题

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