- 立体几何与空间向量
- 共3353题
已知,其中
.若
满足
,且
的导函数
的图象关于直线
对称。
(1)求的值;
(2)若关于的方程
在区间
上有实数解,求实数
的取值范围。
正确答案
(1)(2)
解析
解析:(1)=
由得,
① 2 分
∵,又∵
的图象关于直线
对称,
∴, ∴
,即
② 4分
由①、②得, 6分
(2)由(1)得
∵,
,
∴,
. 8 分
又∵有解,即
有解,
∴, 10分
解得,即
. 12分
知识点
已知向量=(
sin2x+2,cosx),
=(1,2cosx),设函数f(x)=
·
。
(1)求f(x)的最小正周期与单调递增区间;
(2)在△ABC中,a,b,c分别是角A,B,C的对边,若a=,f(A)=4,求b+c的最大值。
正确答案
(1)(2)
解析
解析:(1)
……………3分
∴的最小正周期
……………4分
由得
∴的单调递增区间为
……………6分
(2)由得
,
∵ ∴
∴
,
……………8分
法一:又 ,
∴ 当时,
最大为
……………12分
法二:即
;当且仅当
时等号成立。 ……………12分
知识点
一个几何体的三视图如图所示,则此几何体的体积是
正确答案
解析
几何体是一个半球和一个圆台的组合体,体积为.
知识点
在△中,
,
,
,则
( )
正确答案
解析
由得,
是
的中点,所以
.
,选C.
知识点
如图,在正三棱柱ABC﹣A1B1C1中,已知AA1=6,AB=2,M,N分别是棱BB1,CC1上的点,且BM=4,CN=2。
(1)求异面直线AM与A1C1所成角的余弦值;
(2)求二面角M﹣AN﹣A1的正弦值。
正确答案
见解析
解析
(1)以AC的中点为原点O,分别以OA,OB所在直线为x,z轴,建立空间直角坐标系O-xyz(如图)。
则O(0,0,0),A(1,0,0),C(﹣1,0,0),,
N(﹣1,2,0),,A1(1,6,0),C1(﹣1,6,0)。
∴,
。
∴,
所以异面直线AM与A1C1所成角的余弦值为。
(2)平面ANA1的一个法向量为=(0,0,1)。
设平面AMN的法向量为=(x,y,z),因为
,
,
由得
令x=1,则y=1,z=
。
∴。
∴=
=
=﹣
,
所以二面角M﹣AN﹣A1的正弦值==
。
知识点
已知直四棱柱ABCD—A1B1C1D1的底面是菱形,且∠DAB=60°,AD=AA1,F为棱BB1的中点,M为线段AC1的中点.
(1)求证:直线MF∥平面ABCD;
(2)求证:平面AFC1⊥平面ACC1A1;
(3)求平面AFC1与与平面ABCD所成二面角的大小.
正确答案
见解析
解析
(1)延长C1F交CB的延长线于点N,连接AN。因为F是BB1的中点,
所以F为C1N的中点,B为CN的中点。····2分
又M是线段AC1的中点,故MF∥AN。·····3分
又MF平面ABCD,AN
平面ABCD。
∴MF∥平面ABCD。 ···5分
(2)证明:连BD,由直四棱柱ABCD—A1B1C1D1
可知A1A⊥平面ABCD,又∵BD平面ABCD,
∴A1A⊥BD。∵四边形ABCD为菱形,∴AC⊥BD。
又∵AC∩A1A=A,AC,AA平面ACC1A1。
∴BD⊥平面ACC1A1。 ·················7分
在四边形DANB中,DA∥BN且DA=BN,所以四边形DANB为平行四边形
故NA∥BD,∴NA⊥平面ACC1A1,又因为NA平面AFC1
∴平面AFC1⊥ACC1A1
(3)由(2)知BD⊥ACC1A1,又AC1ACC1A1,∴BD⊥AC1,∴BD∥NA,∴AC1⊥NA。
又由BD⊥AC可知NA⊥AC,
∴∠C1AC就是平面AFC1与平面ABCD所成二面角的平面角或补角。···10分
在Rt△C1AC中,tan,故∠C1AC=30°···12分
∴平面AFC1与平面ABCD所成二面角的大小为30°或150°。···12分
知识点
已知正三棱柱ABC-A1B1C1的各条棱长都为a,P为A1B上的点,且PC⊥AB。
(1)求二面角P-AC-B的正切值;
(2)求点B到平面PAC的距离。
正确答案
(1)(2)
解析
解析:(1)过点作
于
,由正三棱柱性质知
平面
,
连接,则
为
在平面
上的射影.
,
,
为
中点,又
,所以
为
的中点.
过作
于
,连结
,则
,
为二面角
的平面角
在中,由
=
,
,得
.
所以二面角的正切值为
(2)是
中点,
到平面
距离等于
到平面
距离的2倍,又由(1)知
平面
,
平面
平面
,
过作
于
,则
平面
,
.
故所求点到平面
距离为
知识点
一个几何体的三视图如图所示,则此几何体的体积是
正确答案
解析
几何体是一个半球和一个圆台的组合体,体积为.
知识点
如图,正四棱柱中,
,
,点
在棱
上,且
。
(1)求的长;
(2)求钝二面角的大小。
正确答案
见解析。
解析
(1)
如图,以点为原点
,
分别为
轴
建立空间直角坐标系,
则,
,
,
设,其中
,
因为,所以
,
即,得
,
此时,即有
;
(2)易得平面的一个法向量为
,
设平面的一个法向量为
,
则即
不妨取,则
,
,即
,
所以,
所以,钝二面角的大小为
.
知识点
在△ABC中,a、b、c分别为三内角A、B、C所对边的边长,且若是,
(其中
>1)
(1)若时,证明
为
(2)若,且
,求
的值。
正确答案
见解析
解析
(1)
由正弧定理得
则
则或
或
.
若 则
为
若
亦为
.
(2) 则
又
由余弧定理知
即 即
故
即.
知识点
如图,正三棱柱ABC-的各棱长均为2,其正(主)视图如图所示,则此三棱柱侧(左)视图的面积为
正确答案
解析
由正视图可知,此三棱柱的侧视图为,高为2,宽为的矩形,所以面积为
,选D.
知识点
已知与
共线,其中A是△ABC的内角。
(1)求角A的大小;
(2)若BC=2,求△ABC面积S的最大值,并判断S取得最大值时△ABC的形状。
正确答案
见解析
解析
(1)因为m//n,所以.
所以,即
,
即 . …………………4分
因为 , 所以
. 故
,
.……6分
(2)由余弦定理,得 .
又, ……………8分
而,(当且仅当
时等号成立) …………10分
所以.…………………11分
当△ABC的面积取最大值时,.又
,故此时△ABC为等边三角形.…12分
知识点
已知向量,记
(1)若,求
的值;
(2)在ABC中,角A、B、C的对边分别是a、b、c,且满足
,若
,试判断
ABC的形状。
正确答案
见解析
解析
解析:
…… 2分
(1) 由已知得
,于是
,
∴ ……6分
(2) 根据正弦定理知:
∵ ∴
或
或
而
,所以
,因此
ABC为等边三角形.……………12分
知识点
已知向量,
其中
,且
,又函数
的图象任意两相邻对称轴间的距离为
。
(1)求的值;
(2)设α是第一象限角,且,求
的值.
正确答案
见解析。
解析
(1)由题意得,所以,
……………………………………………2分
…………………………………………………………………4分
根据题意知,函数的最小正周期为
.
又,所以
………………………………………………………………6分
(2)由(1)知
所以
解得………………………………………………………………………8分
因为是第一象限角,故
………………………………9分
所以, ……………12分
知识点
如图,已知三棱柱的侧棱与底面垂直,
⊥AC,M是
的中点,N是BC的中点,点P在直线
上,且满足
.
(1)当取何值时,直线PN与平面ABC所成的角
最大?
(2)若平面PMN与平面ABC所成的二面角为,试确定点P的位置.
正确答案
见解析。
解析
(1)以AB,AC,分别为
轴,建立空间直角坐标系
,则
,
平面ABC的一个法向量为则
(*)
于是问题转化为二次函数求最值,而当
最大时,
最大,所以当
时,
.
(3)已知给出了平面PMN与平面ABC所成的二面角为,即可得到平面ABC的一个法向量为
,设平面PMN的一个法向量为
,
.
由得
,解得
.
令于是由
,解得
的延长线上,且
.
知识点
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