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题型:简答题
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简答题

如图所示,己知三棱柱ABC-A1B1C1的侧棱与底面垂直,AA1=AB=AC=1,AB⊥AC,M,N分别是CC1,BC的中点,P点在A1B1上,且满足(λ∈R).

(I)证明:PN⊥AM;

(II)当λ取何值时,直线PN与平面ABC所成的角θ最大?并求出该最大角的正切值;

(III)在(II)条件下求P到平而AMN的距离.

正确答案

(Ⅰ) 证明:以AB,AC,AA1分别为x,y,z轴,建立空间直角坐标系A-xyz

则P(λ,0,1),N(,0),M(0,1,

=(0,1,

从而=,∴PN⊥AM;

(Ⅱ)解:平面ABC的一个法向量为=(0,0,1),

则sinθ=|cos<>|==

,当θ最大时,sinθ最大,tanθ最大,

故λ=时,sinθ取到最大值时,tanθ=2.

(Ⅲ)解:设平面AMN的法向量为=(x,y,z)   

=0,=0,得,∴可取=(1,-1,2)

=(,0,1)

∴d==

解析

(Ⅰ) 证明:以AB,AC,AA1分别为x,y,z轴,建立空间直角坐标系A-xyz

则P(λ,0,1),N(,0),M(0,1,

=(0,1,

从而=,∴PN⊥AM;

(Ⅱ)解:平面ABC的一个法向量为=(0,0,1),

则sinθ=|cos<>|==

,当θ最大时,sinθ最大,tanθ最大,

故λ=时,sinθ取到最大值时,tanθ=2.

(Ⅲ)解:设平面AMN的法向量为=(x,y,z)   

=0,=0,得,∴可取=(1,-1,2)

=(,0,1)

∴d==

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题型:简答题
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简答题

在长方体ABCD-A1B1C1D1中,AB=4,BC=2,CC1=3,

(1)求点D1到平面BDE的距离;

(2)求直线A1B与平面BDE所成角的正弦值.

正确答案

解:(1)如图建立空间直角坐标系:

D(0,0,0),B(2,4,0),E(0,4,2),D1(0,0,3),

=(0,0,3)

设面DBE的法向量为

令y=1,则x=-2,z=-2.

  

(2)A1(2,0,3),B(2,4,0),

设 直线A1B与平面BDE所成的角为θ

所以直线A1B与平面BDE所成角的正弦值为 

解析

解:(1)如图建立空间直角坐标系:

D(0,0,0),B(2,4,0),E(0,4,2),D1(0,0,3),

=(0,0,3)

设面DBE的法向量为

令y=1,则x=-2,z=-2.

  

(2)A1(2,0,3),B(2,4,0),

设 直线A1B与平面BDE所成的角为θ

所以直线A1B与平面BDE所成角的正弦值为 

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题型:填空题
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填空题

在空间直角坐标系中,已知点A(1,0,2),B(1,-3,1),点M在y轴上,且M到A与到B的距离相等,则M的坐标是______

正确答案

(0,-1,0)

解析

解:设M(0,y,0)

由12+y2+4=1+(y+3)2+1

可得y=-1

故M(0,-1,0)

故答案为:(0,-1,0).

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题型:简答题
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简答题

直三棱柱ABC-A1B1C1的底面为等腰直角三角形,∠BAC=90°,AB=AC=2,AA1=2,E,F分别是BC、AA1的中点.

求:(1)异面直线EF和A1B所成的角.

(2)直三棱柱ABC-A1B1C1的体积.

正确答案

解:(1)方法一:取AB的中点D,连DE、DF,则DF∥A1B,

∴∠DFE(或其补角)即为所求.…(3分)

由题意易知,,DE=1,

由DE⊥AB、DE⊥A A1得DE⊥平面ABB1A1

∴DE⊥DF,即△EDF为直角三角形,…(3分)

∴∠DFE=30°…(3分)

即异面直线EF和A1B所成的角为300.    …(1分)

方法二:

以A为坐标原点以AB、AC、AA1所在直线分别x轴、y轴、

Z轴建立如图所示的直角坐标系,…(1分)

则A1 (o,o,2)  B (2,0,0)

∵E、F分别是BC、AA1中点

∴E(1,1,0)F(0,0,)          …(4分)

的夹角为θ

∴cosθ=

∵0≤θ≤π

…(4分)

∴异面直线EF和A1B所成的角为…(1分)

(2)直三棱柱ABC-A1B1C1的体积

…(4分)

解析

解:(1)方法一:取AB的中点D,连DE、DF,则DF∥A1B,

∴∠DFE(或其补角)即为所求.…(3分)

由题意易知,,DE=1,

由DE⊥AB、DE⊥A A1得DE⊥平面ABB1A1

∴DE⊥DF,即△EDF为直角三角形,…(3分)

∴∠DFE=30°…(3分)

即异面直线EF和A1B所成的角为300.    …(1分)

方法二:

以A为坐标原点以AB、AC、AA1所在直线分别x轴、y轴、

Z轴建立如图所示的直角坐标系,…(1分)

则A1 (o,o,2)  B (2,0,0)

∵E、F分别是BC、AA1中点

∴E(1,1,0)F(0,0,)          …(4分)

的夹角为θ

∴cosθ=

∵0≤θ≤π

…(4分)

∴异面直线EF和A1B所成的角为…(1分)

(2)直三棱柱ABC-A1B1C1的体积

…(4分)

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题型:填空题
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填空题

已知正方体ABCD-A1B1C1D1的棱长为1,则直线DA1与AC间的距离为______

正确答案

解析

解:设n=λ+是A1D和AC的公垂线段上的向量,

则n•=(λ+)•(-)=μ-1=0,∴μ=1.

又n•=(λ+)•(+)=λ+μ=0,∴λ=-1.

∴n=-++.故所求距离为

d==|AA1|==

故答案为

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