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题型:简答题
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简答题

如图所示,ABCD-A1B1C1D1是长方体,已知AB=3,AD=4,AA1=2,M是棱A1D1的中点,求直线AM与平面BB1D1D所成角的正弦值.

正确答案

解:以D为坐标原点,DA,DC,DD1为坐标轴,建立O-xyz坐标系,

设平面BDD1B1的一个法向量为=(x,y,z)

,可得z=0,令x=3,则y=-4,

可得平面BB1D1D的一个法向量=(3,-4,0),∴

设直线AM与平面BB1D1D所成的角是θ,则sinθ====

故直线AM与平面BB1D1D所成角的正弦值是

解析

解:以D为坐标原点,DA,DC,DD1为坐标轴,建立O-xyz坐标系,

设平面BDD1B1的一个法向量为=(x,y,z)

,可得z=0,令x=3,则y=-4,

可得平面BB1D1D的一个法向量=(3,-4,0),∴

设直线AM与平面BB1D1D所成的角是θ,则sinθ====

故直线AM与平面BB1D1D所成角的正弦值是

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题型:简答题
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简答题

如图,已知四棱锥E-ABCD的底面为菱形,且∠ABC=60°,AB=EC=2,AE=BE=

(I)求证:平面EAB⊥平面ABCD;

(Ⅱ)求直线AE与平面CDE所成角的正弦值.

正确答案

(I)证明:取AB的中点为O.

∵AE=BE=,AB=2,

∴△AEB为等腰直角三角形

∴EO⊥AB,EO=1

∵AB=BC,∠ABC=60°

∴△ACB是等边三角形,∴CO=

∵EC=2

∴EC2=EO2+CO2

∴EO⊥C0,

∵CO∩AB=O

∴EO⊥平面ABCD,

∵EO⊂平面EAB,

∴平面EAB⊥平面ABCD;

(Ⅱ)以AB中点O为坐标原点,分别以OC,OB,OE所在直线为x轴、y轴、z轴,建立如图所示的空间直角坐标系,则A(0,-1,0),C(,0,0),D(,-2,0),E(0,0,1)

设平面CDE的法向量=(x,y,z),则由,可得

∴可取=

设直线AE与平面CDE所成角为θ,则sinθ===

∴直线AE与平面CDE所成角的正弦值是

解析

(I)证明:取AB的中点为O.

∵AE=BE=,AB=2,

∴△AEB为等腰直角三角形

∴EO⊥AB,EO=1

∵AB=BC,∠ABC=60°

∴△ACB是等边三角形,∴CO=

∵EC=2

∴EC2=EO2+CO2

∴EO⊥C0,

∵CO∩AB=O

∴EO⊥平面ABCD,

∵EO⊂平面EAB,

∴平面EAB⊥平面ABCD;

(Ⅱ)以AB中点O为坐标原点,分别以OC,OB,OE所在直线为x轴、y轴、z轴,建立如图所示的空间直角坐标系,则A(0,-1,0),C(,0,0),D(,-2,0),E(0,0,1)

设平面CDE的法向量=(x,y,z),则由,可得

∴可取=

设直线AE与平面CDE所成角为θ,则sinθ===

∴直线AE与平面CDE所成角的正弦值是

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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,底面ABCD为直角梯形,AD∥BC,∠ADC=90°,平面PAD⊥底面ABCD,Q为AD的中点,M是棱PC上的点,PA=PD=2,,二面角M-BO-C的大小为30°.

(Ⅰ)求证:平面POB⊥平面PAD;

(Ⅱ)求直线BM与CD所成角的余弦值.

正确答案

解答:解:(Ⅰ)证明:∵AD∥BC,BC=AD,O为AD的中点,

∴四边形BCDO为平行四边形,

∴CD∥BO.         

∵∠ADC=90°

∴∠AOB=90°  即OB⊥AD.

又∵平面PAD⊥平面ABCD

且平面PAD∩平面ABCD=AD,

∴BO⊥平面PAD.             

∵BO⊂平面POB,

∴平面POB⊥平面PAD.      

(Ⅱ)∵PA=PD,O为AD的中点,∴PO⊥AD.

∵平面PAD⊥平面ABCD,且平面PAD∩平面ABCD=AD,∴PO⊥平面ABCD.

(不证明PO⊥平面ABCD直接建系扣1分)

如图,以O为原点建立空间直角坐标系.

则平面BOC的法向量为;O(0,0,0),

设M(x,y,z),

在平面MBO中,

∴平面MBO法向量为

∵二面角M-BO-C为30°,

∴t=3. 

==

=

cos∠OBM==||=

解析

解答:解:(Ⅰ)证明:∵AD∥BC,BC=AD,O为AD的中点,

∴四边形BCDO为平行四边形,

∴CD∥BO.         

∵∠ADC=90°

∴∠AOB=90°  即OB⊥AD.

又∵平面PAD⊥平面ABCD

且平面PAD∩平面ABCD=AD,

∴BO⊥平面PAD.             

∵BO⊂平面POB,

∴平面POB⊥平面PAD.      

(Ⅱ)∵PA=PD,O为AD的中点,∴PO⊥AD.

∵平面PAD⊥平面ABCD,且平面PAD∩平面ABCD=AD,∴PO⊥平面ABCD.

(不证明PO⊥平面ABCD直接建系扣1分)

如图,以O为原点建立空间直角坐标系.

则平面BOC的法向量为;O(0,0,0),

设M(x,y,z),

在平面MBO中,

∴平面MBO法向量为

∵二面角M-BO-C为30°,

∴t=3. 

==

=

cos∠OBM==||=

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简答题

如图,四棱锥P-ABCD中,底面ABCD为矩形,PD⊥底面ABCD,AD=PD=1,AB=2a(a>0),E,F分别CD、PB的中点.

(Ⅰ)求证:EF⊥平面PAB;,

(Ⅱ)当时,求AC与平面AEF所成角的正弦值.

正确答案

解:(Ⅰ)证明:建立如图所示的空间直角坐标系Dxyz(如图),

AD=1,PD=1,AB=2a(a>0),

则E(a,0,0),C(2a,0,0),A(0,1,0),B(2a,1,0),P(0,0,1),.得

,得,即EF⊥AB

同理EF⊥PB,又AB∩PB=B

所以,EF⊥平面PAB

(Ⅱ)解:由,得

设平面AEF的法向量为n=(x,y,1),由,解得.于是

设AC与面AEF所成的角为θ,与n的夹角为

所以,AC与平面AEF所成角的大小的正弦值为

解析

解:(Ⅰ)证明:建立如图所示的空间直角坐标系Dxyz(如图),

AD=1,PD=1,AB=2a(a>0),

则E(a,0,0),C(2a,0,0),A(0,1,0),B(2a,1,0),P(0,0,1),.得

,得,即EF⊥AB

同理EF⊥PB,又AB∩PB=B

所以,EF⊥平面PAB

(Ⅱ)解:由,得

设平面AEF的法向量为n=(x,y,1),由,解得.于是

设AC与面AEF所成的角为θ,与n的夹角为

所以,AC与平面AEF所成角的大小的正弦值为

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题型:简答题
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简答题

如图,三棱柱ABC-A1B1C1中,侧面AA1C1C⊥底面ABC,AA1=A1C=AC=2,AB=BC,且AB⊥BC,O为AC中点.

(Ⅰ)证明:A1O⊥平面ABC;

(Ⅱ)求直线A1C与平面A1AB所成角的正弦值.

正确答案

(Ⅰ)证明:因为A1A=A1C,且O为AC的中点,

所以A1O⊥AC.…(1分)

又由题意可知,平面AA1C1C⊥平面ABC,平面AA1C1C∩平面ABC=AC,且A1O⊂平面AA1C1C

∴A1O⊥平面ABC;

(Ⅱ)解:如图,以O为原点,OB,OC,A1所在直线分别为x,y,z轴建立空间直角坐标系,由题意可知A1A=A1C=AC=2,

∵AB=BC,AB⊥BC

∴OB=

∴O(0,0,0),A(0,-1,0),A1(0,0,),C(0,1,0),C1(0,2,),B(1,0,0)

则有:.…(6分)

设平面AA1B的一个法向量为=(x,y,z),则有,∴

令y=1,得,所以.…(7分)

.…(9分)

因为直线A1C与平面A1AB所成角θ和向量n与所成锐角互余,所以.…(10分)

解析

(Ⅰ)证明:因为A1A=A1C,且O为AC的中点,

所以A1O⊥AC.…(1分)

又由题意可知,平面AA1C1C⊥平面ABC,平面AA1C1C∩平面ABC=AC,且A1O⊂平面AA1C1C

∴A1O⊥平面ABC;

(Ⅱ)解:如图,以O为原点,OB,OC,A1所在直线分别为x,y,z轴建立空间直角坐标系,由题意可知A1A=A1C=AC=2,

∵AB=BC,AB⊥BC

∴OB=

∴O(0,0,0),A(0,-1,0),A1(0,0,),C(0,1,0),C1(0,2,),B(1,0,0)

则有:.…(6分)

设平面AA1B的一个法向量为=(x,y,z),则有,∴

令y=1,得,所以.…(7分)

.…(9分)

因为直线A1C与平面A1AB所成角θ和向量n与所成锐角互余,所以.…(10分)

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