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题型:简答题
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简答题

已知直线l上有两定点A、B,线段AC⊥l,BD⊥l,AC=BD=a且AC与BD成120°角,求AB与CD间的距离.

正确答案

解法一:在面ABC内过B作BE⊥l于B,且BE=AC,则ABEC为矩形.

∴AB∥CE.

∴AB∥平面CDE.

则AB与CD的距离即为B到DE的距离.

过B作BF⊥DE于F,易求BF=a.

解法二:建系如图,

则A(0,0,b),C(-a,a,a),D(a,0,0),

设AB与CD的公垂线的一个方向向量=(x,y,z),

利用=0,=0,

求出,则d==a.

解析

解法一:在面ABC内过B作BE⊥l于B,且BE=AC,则ABEC为矩形.

∴AB∥CE.

∴AB∥平面CDE.

则AB与CD的距离即为B到DE的距离.

过B作BF⊥DE于F,易求BF=a.

解法二:建系如图,

则A(0,0,b),C(-a,a,a),D(a,0,0),

设AB与CD的公垂线的一个方向向量=(x,y,z),

利用=0,=0,

求出,则d==a.

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题型:简答题
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简答题

如图所示多面体中,AD⊥平面PDC,ABCD为平行四边形,E为AD的中点,F为线段BP上一点,∠CDP=120°,AD=3,AP=5,PC=

(Ⅰ)若F为BP的中点,求证:EF∥平面PDC;

(Ⅱ)若BF=BP,求直线AF与平面PBC所成角的正弦值.

正确答案

(Ⅰ)证明:取PC的中点为O,连FO,DO,

∵F,O分别为BP,PC的中点,

∴FO∥BC,且FO=BC,

又ABCD为平行四边形,∴ED∥BC,且ED=BC,

∴FO∥ED,且FO=ED

∴四边形EFOD是平行四边形------------------------------------(2分)

∴EF∥DO   

∵EF⊄平面PDC

∴EF∥平面PDC.---------------------------------------------(4分)

(Ⅱ)解:以DC为x轴,过D点做CP的垂线为y轴,DA为z轴建立空间直角坐标系,

则有D(0,0,0),C(2,0,0),B(2,0,3),P(-2,2,0),A(0,0,3)-----(6分)

设F(x,y,z),则==(-

∴F(),∴-----------------------------(8分)

设平面PBC的法向量为

,即,∴取y=1得--------------(10分)

∴cos===

∴AF与平面PBC所成角的正弦值为.-------------------------(12分)

解析

(Ⅰ)证明:取PC的中点为O,连FO,DO,

∵F,O分别为BP,PC的中点,

∴FO∥BC,且FO=BC,

又ABCD为平行四边形,∴ED∥BC,且ED=BC,

∴FO∥ED,且FO=ED

∴四边形EFOD是平行四边形------------------------------------(2分)

∴EF∥DO   

∵EF⊄平面PDC

∴EF∥平面PDC.---------------------------------------------(4分)

(Ⅱ)解:以DC为x轴,过D点做CP的垂线为y轴,DA为z轴建立空间直角坐标系,

则有D(0,0,0),C(2,0,0),B(2,0,3),P(-2,2,0),A(0,0,3)-----(6分)

设F(x,y,z),则==(-

∴F(),∴-----------------------------(8分)

设平面PBC的法向量为

,即,∴取y=1得--------------(10分)

∴cos===

∴AF与平面PBC所成角的正弦值为.-------------------------(12分)

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题型:简答题
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简答题

如图,在三棱锥C-OAB中,OA⊥OB,CB⊥平面OAB,OA=2,OB=4,BC=6,M为AC的中点,求:

(1)直线OM与AB所成角的余弦值;

(2)直线AB与平面OAC所成角的正弦值.

正确答案

解:(1)建立如图所示的坐标系,有O(0,0,0),A(2,0,0),

B(0,4,0),C(0,4,6),M(1,2,3)

=-2+8+0=6

∴cos<>==

(2)设平面OAC的法向量为

∴2a=0,

4b+6c=0,

设直线AB与平面OAC所成的角是θ,

∴sinθ=|cos<>=

解析

解:(1)建立如图所示的坐标系,有O(0,0,0),A(2,0,0),

B(0,4,0),C(0,4,6),M(1,2,3)

=-2+8+0=6

∴cos<>==

(2)设平面OAC的法向量为

∴2a=0,

4b+6c=0,

设直线AB与平面OAC所成的角是θ,

∴sinθ=|cos<>=

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题型:简答题
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简答题

如图,四棱锥S-ABCD的底面是矩形,AB=a,AD=2,SA=1,且SA⊥底面ABCD,若边BC上存在异于B,C的一点P,使得

(1)求a的最大值;

(2)当a取最大值时,求异面直线AP与SD所成角的大小;

(3)当a取最大值时,求平面SCD的一个单位法向量及点P到平面SCD的距离.

正确答案

解:建立如图所示的空间直角坐标系,则各点坐标分别为:

A(0,,0,0),B(a,0,0),C(a,2,0),D(0,2,0),S(0,0,1),设P(a,x,0).(0<x<2)

(1)∵

∴由得:a2-x(2-x)=0

即:a2=x(2-x)(0<x<2)

∴当且仅当x=1时,a有最大值为1.此时P为BC中点;

(2)由(1)知:

∴异面直线AP与SD所成角的大小为

(3)设是平面SCD的一个法向量,∵

∴由

∴平面SCD的一个单位法向量

,在方向上的投影为

∴点P到平面SCD的距离为

解析

解:建立如图所示的空间直角坐标系,则各点坐标分别为:

A(0,,0,0),B(a,0,0),C(a,2,0),D(0,2,0),S(0,0,1),设P(a,x,0).(0<x<2)

(1)∵

∴由得:a2-x(2-x)=0

即:a2=x(2-x)(0<x<2)

∴当且仅当x=1时,a有最大值为1.此时P为BC中点;

(2)由(1)知:

∴异面直线AP与SD所成角的大小为

(3)设是平面SCD的一个法向量,∵

∴由

∴平面SCD的一个单位法向量

,在方向上的投影为

∴点P到平面SCD的距离为

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题型: 单选题
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单选题

如图在直三棱柱ABC-A1B1C1中,棱AB,BC,BB1两两垂直且长度相等,点P在线段A1C1上运动,异面直线BP与B1C所成的角为θ,则θ的取值范围是(  )

A

B

C

D

正确答案

C

解析

解:建立如图所示的空间直角坐标系,设棱长为1,

则B(0,0,0),C(0,1,0),B1(0,0,1)

设P(-a,1-a,1)(0<a≤1),则=(-a,1-a,1),=(0,1,-1)

∴cosθ=||=||=

∴θ的取值范围是

故选C.

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