- 异面直线及其所成的角
- 共103题
如图,在四棱锥中,
平面
,四边形
是菱形,
,
,E是PB上任意一点 .
(1)求证: AC⊥DE;
(2)已知二面角的余弦值为
,若
为
的中点,求
与平面
所成角的正弦值 .
正确答案
见解析
解析
解析: (1)证明:∵ 平面
,
平面
∴
又∵是菱形 ∴
∴平面
∵
平面
∴ …………6分
(2)分别以方向为
轴建立空间直角坐标系,设
,则
由(1)知:平面的法向量为
,令平面PAB的法向量为
,
则根据得
∴
因为二面角A-PB-D的余弦值为,则
,即
………………9分
∴
设EC与平面PAB所成的角为,∵
,
则
………………12分
知识点
如图,五面体中,
.底面
是正三角形,
.四边形
是矩形,二面角
为直二面角。
(1)
在
上运动,当
在何处时,有
∥平
面
,并且说明理由;
(2)当∥平面
时,求二面角
余弦值。
正确答案
见解析
解析
(1)当为
中点时,有
平面
证明:连结交
于
,连结
∵ 四边形
是矩形
∴为
中点又
为
中点,从而
∵平面
,
平面
∴
平面
(2)
建立空间直角坐标系如图所示,则
,
,
,
,
所以,
。
设为
平面
的法向量,则有
,,即
令,得面
的一个法向量为
,面
的一个法向量为
所以,故二面角
的余弦值
为
知识点
中国蓝球职业联赛(CBA)的总决赛采用七局四胜制,当两支实力水平相当的球队进入总决赛时,根据以往经验,第一场比赛中组织者可获票房收入万元,以后每场比赛票房收入比上一场增加
万元,当两队决出胜负后,求:
(1)组织者至少可以获得多少票房收入?
(2)决出胜负所需比赛场次的均值.
正确答案
见解析
解析
(1)设n为比赛的场数,为第n场比赛的票房收入,
则 (2分)
,
组织者至少可以获得票房收入是:
万元
(2)(理)当表示决出胜负的比赛场数,则
的取值为4,5,6,7, (5分)
(6分)
(7分)
(8分)
(9分)
的概率分布列为:
, (11分)
所以决出胜负的比赛场次的均值为6场. (12分)
知识点
如图所示,四面体ABCD中,AB⊥BD、AC⊥CD且AD =3。BD=CD=2。
(1)求证:AD⊥BC;
(2)求二面角B—AC—D的余弦值。
正确答案
见解析
解析
(1)证明:作AH⊥平面BCD于H,连接BH、CH、DH,
易知四边形BHCD是正方形,且AH=1,以D为原
点,以DB所在直线为x轴,DC所在直线为y轴,
以垂直于DB,的直线为z轴,建立空间直角坐
标系,如图所示,则B(2,0,0),C(0,2,0),A(2,2,1),
所以=,
=
,
4分
因此·=,所以AD⊥BC.
6分
(2)设平面ABC的法向量为n1=(x,y,z),则由n1⊥知:n1·=
同理由n1⊥知:n1·=,
可取n1=,
同理,可求得平面ACD的一个法向量为10分
∴cos〈n1,n2〉==
即二面角B—AC—D的余弦值为12分
知识点
在直三棱柱中,
,
。
(1)若异面直线与
所成的角为
,求棱柱的高;
(2)设是
的中点,
与平面
所成的角为
,当棱柱的高变化时,求
的最大值。
正确答案
见解析
解析
解析:解法1:
(1)由三棱柱是直三棱柱可知,
即为其高.
如图1,因为∥
,所以
是异面直线
与
所成的角或其补角.
连接,因为
,所以
.
在Rt△中,由
,
,可得
. 3分
又异面直线与
所成的角为
,所以
,即△
为正三角形.
于是.
在Rt△中,由
,得
,即棱柱的高为
. 3分
(2)设,如图1,过点
在平面
内作
于F,则
由平面
,
平面
,得
.
而,所以
平面
.
故就是
与平面
所成的角,即
. 2分
在△
中,由
,得
,
在△
中,由
,
,得
,
在△
中,
. 2分
令,
因为,当且仅当
,即
时,等号成立.
所以,
故当时,
的最大值
. 2分
解法2:
建立如图2所示的空间直角坐标系
设,则有
,
,
,
,
,
,
. 2分
(1)因为异面直线与
所成的角
,所以
, 2分
即,得
,解得
. 2分
(2)由是
的中点,得
,于是
.
设平面的法向量为
,于是由
,
,可得
即
可取
, 2分
于是.
而. 2分
令,
因为,当且仅当
,即
时,等号成立.
所以,
故当时,
的最大值
. 2分
知识点
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