- 立体几何与空间向量
- 共3353题
已知向量,设函数
,若函数
的图象与
的图象关于坐标原点对称。
(1)求函数在区间
上的最大值,并求出此时
的值;
(2)在中,
分别是角
的对边,
为锐角,若
,
,
的面积为
,求边
的长。
正确答案
见解析。
解析
(1)由题意得:
………………………………………………………2分
所以 ………………………………………………3分
因为,所以
所以当即
时,函数
在区间
上的最大值为
.
……………………………………………6分
(2)由得:
化简得:
又因为,解得:
…………………………………………9分
由题意知:,解得
,
又,所以
故所求边的长为
. …………………………………………………………………12分
知识点
如图,多面体的直观图及三视图如图所示,
分别为
的中点。
(1)求证:平面
;
(2)求多面体的体积。
正确答案
见解析
解析
解析:
(1)证明:由多面体的三视图知,三棱柱
中,底面
是等腰
直角三角形,,
平面
,侧面
都是边长为
的
正方形,连结,则
是
的中点,
在△中,
,
且平面
,
平面
,
∴∥平面
。
(2) 因为平面
,
平面
,
,
又⊥
,所以,
⊥平面
,
∴四边形 是矩形,且侧面
⊥平面
取的中点
,
,且
平面
。
所以多面体的体积
。
知识点
如图所示,直角梯形与等腰直角
所在平面互相垂直,
为
的中
点,,
∥
,
.
(1)求证:平面平面
;
(2)求证:∥平面
;
(3)求四面体的体积。
正确答案
见解析。
解析
(1)∵面面
,面
面
,
,
∴面
,
2分
又∵面
,∴平面
平面
.
4分
(2)取的中点
,连结
、
,则
,
又∵,∴
,
6分
∴四边形是平行四边形,∴
∥
,
又∵面
且
面
,∴
∥面
.
8分
(3)∵,面
面
=
, ∴
面
.
∴就是四面体
的高,且
=2.
10分
∵=
=2
=2,
∥
,
∴
∴ ∴
12分
知识点
如图,已知平面四边形ABCD中,D为PA的中点,PA⊥AB,CD∥AB,且PA=CD=2AB=4,将此平面四边形ABCD沿CD折成直二面角P﹣DC﹣B,连接PA、PB,设PB的中点为E,
(1)求证:平面PBD⊥平面PBC;
(2)求直线AB与平面PBC所成角的正弦值;
(3)在线段BD上是否存在一点F,使得EF⊥平面PBC?若存在,请确定点F的位置;若不存在,请说明理由。
正确答案
见解析
解析
(1)证明:直二面角P﹣DC﹣B的平面角为∠PDA=90°,且PD⊥DC,DA∩DC=D,
∴PD⊥平面ABCD,
∵BC⊂平面ABCD,∴PD⊥BC,
则BC=BD=,
在三角形BCD中,BC2+BD2=CD2,
∴BD⊥BC,
∵PD∩BD=D,∴BC⊥平面PBD,
∵BC⊂平面PBC,
∴平面PBD⊥平面PBC。
(2)∵PD,PA,DC两两垂直,PA=CD=2AB=4,
∴AB=2,∵E是PB的中点,
∴AD=DP=2,
则建立以D为原点的空间直角坐标系如图,
则A(2,0,0),B(2,2,0),C(0,4,0),D(0,0,0),P(0,0,2),
则=(0,2,0),
=(﹣2,2,0),
=(0,4,﹣2)。
设平面PBC的法向量为=(x,y,z),
则由,令x=1,则y=1,z=2,即
=(1,1,2),
则cos<>=
=
,
∴直线AB和平面PBC所成角的正弦值等于cos<>=
,
(3)∵F∈BD,故可设F(m,m,0),而PB的中点E(1,1,1),
∴,
∵,
,
∴,解得m=
,
∴线段BD上是否存在一点F(),使EF⊥平面PBC。
知识点
如图,在四棱锥中,底面
为菱形,
,
为
的中点。
(1)点在线段
上,
,试确定
的值,使
平面
;
(2)在(1)的条件下,若平面平面ABCD,求二面角
的大小。
正确答案
见解析。
解析
(1)当时,
平面
下面证明:若平面
,连
交
于
由可得,
,
2分
平面
,
平面
,平面
平面
,
4分
即:
6分
(2)
由PA=PD=AD=2, Q为AD的中点,则PQ⊥AD。 7分
又平面PAD⊥平面ABCD,所以PQ⊥平面ABCD,连BD,
四边形ABCD为菱形,
∵AD=AB, ∠BAD=60°△ABD为正三角形,
Q为AD中点, ∴AD⊥BQ 8分
以Q为坐标原点,分别以QA、QB、QP所在的直线为
轴,建立如图所示的坐标系,则各点
坐标为
A(1,0,0),B(),Q(0,0,0),P(0,0,
)
设平面MQB的法向量为,可得
,
取z=1,解得 10分
取平面ABCD的法向量设所求二面角为
,
则 故二面角
的大小为60° 12分
知识点
如图,四棱锥P﹣ABCD的底面ABCD为菱形,∠ABC=60°,侧面PAB是边长为2的正三角形,侧面PAB⊥底面ABCD。
(1)设AB的中点为Q,求证:PQ⊥平面ABCD;
(2)求斜线PD与平面ABCD所成角的正弦值;
(3)在侧棱PC上存在一点M,使得二面角M﹣BD﹣C的大小为60°,求的值。
正确答案
见解析。
解析
(1)∵侧面PAB是正三角形,AB的中点为Q,∴PQ⊥AB,
∵侧面PAB⊥底面ABCD,侧面PAB∩底面ABCD=AB,PQ⊂侧面PAB,
∴PQ⊥平面ABCD。
(2)
连接AC,设AC∩BD=O,建立空间直角坐标系O﹣xyz,
则O(0,0,0),,C(0,1,0),
,
,
,平面ABCD的法向量
,
设斜线PD与平面ABCD所成角的为α,
则。
(3)设=
,
则M,
=
,
,
设平面MBD的法向量为,
则,
,
取,得
,又平面ABCD的法向量
。
∴,∴
,
解得t=2(舍去)或。
所以,此时=
。
知识点
已知某几何体的三视图如图所示,其中正视图,侧视图均是由三角形与半圆构成,视图由圆与内接三角形构成,根据图中的数据可得此几何体的体积为( )
正确答案
解析
由三视图知,原几何体是一个三棱锥和一个半球的组合体,其中三棱锥的一个侧棱垂直于底面等腰直角三角形,且高为1,底面等腰直角三角形的腰为1,球的直径为 半径为
∴原几何体的体积为V=×
×1×1×1+
×
×π×(
)3=
。
知识点
如图所示,以直角三角形ABC的直角边AC为直径作⊙O,交斜边AB于点D,过点D作⊙O的切线,交BC边于点E,则= 。
正确答案
解析
连接CD,∵AC是⊙O的直径,∴CD⊥AB。
∵BC经过半径OC的端点C且BC⊥AC,∴BC是⊙O的切线,
而DE是⊙O的切线,∴EC=ED。
∴∠ECD=∠CDE,∴∠B=∠BDE,∴DE=BE。
∴BE=CE=BC。
∴。
知识点
设D、E、F分别是△ABC的三边BC、CA、AB上的点,且,若
,则λ= 。
正确答案
解析
由题意,=
+
+
=﹣
∵,∴λ=
知识点
已知的三个内角
所对的边分别为a,b,c,向量
,
,且
.
(1)求角的大小;
(2)若向量,试求
的取值范围。
正确答案
见解析。
解析
(1)由题意得,…2分
即. ……3分。
由余弦定理得,
. ……………………5分
(2), ……………………6分
…………………8分
. ……………………10分
所以,故
. ……………………12分
知识点
已知长方体中,棱
棱
,连结
,过
点作
的垂线交
于,交
于
。
(1)求证:平面
;
(2)求点到平面
的距离;
(3)求直线与平面
所成角的正弦值。
正确答案
见解析
解析
(1)证明:由已知A1B1⊥面BCC1B1
又BE⊥B1C
∴A1C⊥BE
∵面ABCD是正方形,∴AC⊥BD
∴A1C⊥BD
∴A1C⊥平面
解(2)∵AB∥A1B1, ∴AB∥面
∴点到平面
的距离与点B到平面
的距离相等
由(1)知A1C⊥BE,又BE⊥B1C
∴BE⊥面
∴BF即是点B到平面的距离
在△BB1C中,
∴点到平面
的距离为
另解:连结,A到平面
的距离,即三棱锥
的高,设为
,
,由
得: ,
∴点A到平面的距离是
(3)连结FD, 由(2)知BE⊥面
∴是
在平面
上的射影
∴∠EDF即是直线与平面
所成的角
由△BB1C∽△BCE可求得CE=
∴BE=DE=, ∴EF=
∴
即与平面
所成的角的正弦值是
知识点
如图,在△ABC的边AB、AC上分别取点M、N,使,BN与CM交于点P,若
,
,则
的值为( )
正确答案
解析
=+
=
=,
=
=
=,
所以,解得
,
所以,
故选D。
知识点
如图,ABCD是边长为2的正方形,ED⊥平面ABCD,ED=1,EF∥BD且EF=BD
(1)求证:BF∥平面ACE;
(2)求二面角B-AF-C的大小;
(3)求点F到平面ACE的距离,
正确答案
见解析
解析
解析:
证:(1)记AC与BD的交点为O,连接EO,则可证BF∥EO,又面ACE,
面ACE,故BF∥平面ACE;
(2)ABCD为正方形,
,
的大小为
;
(3)点F到平面ACE的距离等于点B到
平面ACE的距离,也等于点D到平面ACE
的距离,该距离就是Rt△EDO斜边上的高,
即,
知识点
已知数据x1,x2,x3,…,xn是某企业普通职工个人的年收入,设这个n个数据的中位数为x,平均数为y,方差为z,如果再加上世界首富的年收入xn+1,则这n+1个数据中,下列说法正确的是
正确答案
解析
因为加上世界首富的年收入的话,那么Xn+1就属于一个极端数据,会影响整组数据的平均数,那么这组数据的平均数就会变大,(所以我们在用平均数做参考的时候要考虑排除极端数据的影响,比赛打分计算式总会去掉一个最高分和一个最低分),而中位数呢则是把整组数据从小到大排列之后选排在最中间的一个数或者是两个数的平均数,所以加上Xn+1之后对中位数影响很小,顶多就是向后退一位;对于方差,方差是每个数据与平均数的差的平方之和再除以总数,其变化量是平均数变化量的平方,所以会变大,选B。
知识点
在中,已知
是边
上的一点,若
,
,则
正确答案
解析
因为,所以
,又
,所以
。
知识点
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