- 用向量方法解决线线、线面、面面的夹角问题
- 共2973题
如图,在长方体ABCD-A1B1C1D1中,AB=BC=2AA1,则BC1与平面BB1D1D所成角的正弦值为______.
正确答案
解析
解:以D点为坐标原点,以DA、DC、DD1所在的直线为x轴、y轴、z轴,建立空间直角坐标系,
则A(2,0,0),B(2,2,0),C(0,2,0),C1(0,2,1)
∴=(-2,0,1),
=(-2,2,0),
且为平面BB1D1D的一个法向量.
∴cos=
=
.
∴BC1与平面BB1D1D所成角的正弦值为,
故答案为:.
如图,在直三棱柱ABC-A1B1C1中,AC=BC=CC1,AC⊥BC,点D是AB的中点,则直线B1B和平面CDB1所成角的正切值为( )
正确答案
解析
解:以D为坐标原点,以CA,CB,CC1为X,Y,Z轴正方向,建立空间坐标系,令AC=BC=CC1=2
则C(0,0,0),A(2,0,0),B(0,2,0),D(1,1,0),B1(0,2,2)
则=(0,0,-2),
=(1,1,0),
=(0,2,2)
设=(x,y,z)为平面CDB1的一个法向量
则,即
令x=1则=(1,-1,1)
则cos=
=-
设直线B1B和平面CDB1所成角为θ
则sinθ=,cosθ=
则tanθ=
故选D
已知四棱锥P-ABCD中,底面ABCD为菱形,PA⊥底面ABCD,∠BAD=120°,PA=AB=2
,点N在线段PD上,且PN=kPD(0<k<1),平面BCN与PA相交于点M,
(Ⅰ)求证:AD∥MN;
(Ⅱ)试确定点N的位置. 使直线BN与平面PAD所成角的正切值为.
正确答案
(Ⅰ)证明:∵AD∥BC,BC⊂平面BCN,AD⊄平面BCN,
∴AD∥平面BCN,…(3分)
又AD⊂平面PAD,平面PAD∩平面BCN=MN,
∴AD∥MN…(5分)
(Ⅱ)解:延长DA,过B作BQ⊥AD于Q,
∵PA⊥底面ABCD,∴PA⊥BQ,从而BQ⊥平面PAD,
连接QN得∠BNQ即直线BN与平面PAD所成的角,…(7分)
∵PD=4,底面ABCD为菱形且∠BAD=120°,∴,
,
∴,PN=kPD=4k,
∴ND=4-4k,
∴△QDN中,
=,(11分)
∴,
∴QN=3,从而,
答:点N位于的线段PD的四分之一处(靠近P点)…(14分)
解析
(Ⅰ)证明:∵AD∥BC,BC⊂平面BCN,AD⊄平面BCN,
∴AD∥平面BCN,…(3分)
又AD⊂平面PAD,平面PAD∩平面BCN=MN,
∴AD∥MN…(5分)
(Ⅱ)解:延长DA,过B作BQ⊥AD于Q,
∵PA⊥底面ABCD,∴PA⊥BQ,从而BQ⊥平面PAD,
连接QN得∠BNQ即直线BN与平面PAD所成的角,…(7分)
∵PD=4,底面ABCD为菱形且∠BAD=120°,∴,
,
∴,PN=kPD=4k,
∴ND=4-4k,
∴△QDN中,
=,(11分)
∴,
∴QN=3,从而,
答:点N位于的线段PD的四分之一处(靠近P点)…(14分)
在正三棱柱ABC-A1B1C1中,已知AB=1,D在棱BB1上,且BD=1,若AD与平面AA1C1C所成的角为α,则sinα=( )
正确答案
解析
解:如图,分别取C1A1、CA的中点E、F,连接B1E与BF,
∵三棱柱ABC-A1B1C1是正三棱柱
∴B1E⊥平面CAA1C1,
过D作DH∥B1E,则DH⊥平面CAA1C1,
连接AH,则∠DAH为所求的AD与平面AA1C1C所成的角
∵AB=1,D在棱BB1上,且BD=1
∴DH=B1E=,DA=
,
所以sin∠DAH=;
故选D.
已知正三棱柱ABC-A1B1C1的所有棱长都相等,则AC1与平面BB1C1C所成角的余弦值为______.
正确答案
解析
解:取BC的中点E,连接C1E,AE,则AE⊥BC,
∵正三棱柱ABC-A1B1C1中,面ABC⊥面BB1C1C,面ABC∩面BB1C1C=BC,
∴AE⊥面BB1C1C,
∴∠AC1E就是AC1与平面BB1C1C所成的角,
不妨设正三棱柱ABC-A1B1C1的所有棱长都为2,则C1E=,AC1=2
在Rt△AC1E中,cos∠AC1E==
故答案为:
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