- 立体几何与空间向量
- 共3353题
已知某几何体的三视图如图所示,则该几何体的体积是( )
正确答案
解析
由三视图可知:该几何体是一个三棱锥,底面是底边长为,高为2的等腰三角形,棱锥的高为 2,故体积为
。
知识点
如图。直线l:y=kx+1与椭圆C1: 交于A,C两点,A. C在x轴两侧,B,D是圆C2:x2+y2=16上的两点.且A与B. C与D的横坐标相同.纵坐标同号.
(1)求证:点B纵坐标是点A纵坐标的2倍,并计算|AB|-|CD|的取值范围;
(2)试问直线BD是否经过一个定点?若是,求出定点的坐标:若不是,说明理由.
正确答案
见解析
解析
(1)证明:设,根据题意:
∵
,
同号,∴
设,同理可得
∴,
由
∵在
轴的两侧 ∴
∴ ∴
∴
(2)解∵直线的斜率
∴直线的方程为
∵ ∴直线
的方程为
∴直线过定点
知识点
已知函数.
(1)求在区间
上的极值;
(2)若对任意的,不等式
恒成立,求实数
的取值范围;
(3)若关于的方程
在区间
上恰有两个不同的实根,求实数
的取值范围。
正确答案
见解析
解析
解:(1),
令得
或
(舍去)
当
时,
,
单调递增;
当时,
,
单调递减。
为函数
在区间
上的极大值
(2)由,得
,(*)
∵,∴
,只有当
时,
,
此时取,则
,其他情况下不等式(*)都成立。
故的取值范围是
(3)原命题等价于在区间
上恰有两个不同的实根
∵
∴当时,
,
单调递增;
当时,
,
单调递减,
,
结合图象可知, …
知识点
已知矩形ABCD中,AB= 2, AD = 5. E,F分别在AD,BC上. 且AE=1, BF = 3,沿EF将四边形AEFB折成四边形,使点
在平面CDEF 上的射影H在直线DE上.
(1)求证://平面
(2)求二面角-DE-F的大小
.
正确答案
见解析
解析
(1)∵∥
∥
∴∥平面
,
∥平面
∴平面∥平面
∴∥平面
(2)方法一:
由(1)可知平面∥平面
∴二面角与二面角
互补
过作
于
,连结
∵平面
∴
∴
平面
∴
∵,
,
∴ ∵
∴
又∵,
∴
∵ ∴
过作
交
延长线于点
,连结
∵平面
∴
∴平面
∴
∴为二面角
的平面角
∵ ∴
∴二面角的大小为
方法二:
如图,过作
∥
,过
作
平面
分别以,
,
为
,
,
轴建立空间直角坐标系
∵在平面
上的射影
在直线
上,设
(
)
∵,
,
∴
∴
∴
∴
设平面的法向量为
又有
∴
又∵平面的法向量为
设二面角的大小为
,显然
为钝角
∴ ∴
知识点
随机变量ξ﹣N(10,100),若P(ξ>11)=a,则P(9<ξ≤ll)= 。
正确答案
1-2a
解析
∵P(ξ>11)=a,且正态分布曲线是以μ=10为对称轴,
∴P(ξ<9)=P(ξ>11)=a,
∵P(9<ξ≤ll)=1﹣2P(ξ>11)=1-2a。
知识点
如图,已知四棱锥P-ABCD的底面为菱形,且∠ABC =60,AB=PC=2,AP=BP=。
(1)求证:平面PAB⊥平面ABCD ;
(2)求二面角A-PC-D的平面角的余弦值。
正确答案
见解析
解析
(1)如图1所示,取AB中点E,连PE、CE。
则PE是等腰△PAB的底边上的中线,所以PE⊥AB
PE=1,CE=,PC=2,即
。
由勾股定理可得,PE⊥CE,
又因为AB//平面ABCD,CE//平面ABCD,
且AB∩CE=E,所以PE⊥平面ABCD。
而PE垂直平面PAB,
所以平面PAB⊥平面ABCD,
(2)(方法1)如图1,在Rt△PEC中,过点E作EF⊥PC于点F,连AF。
过A作平面PCD的垂线,垂足为H,连FH。
因为AE⊥EC,AE⊥PE,所以AE⊥平面PEC,于是AE⊥PC。
又EF⊥PC,所以PC⊥平面AEF,故PC⊥AF。
已有PC⊥AH,可得PC⊥平面AFH,所以PC⊥FH。
故∠AFH是二面角A-PC-D的平面角,
由AB⊥平面PEC知EF⊥AB,又AB∥CD,所以EF⊥CD。
而已有EF⊥PC,所以EF⊥平面PCD,又因为AH⊥平面PCD,所以AH∥EF。
由于AB∥平面PCD,所以A、E两点到平面PCD的距离相等,故AH=EF。
所以AEFH是矩形,∠AFH=∠EAF,
在Rt△AEF中,AE=1,EF=,AF=
,所以
。
即二面角A-PC-D的平面角的余弦值是,
(方法2)以AB中点E为坐标原点,EC所在直线为x轴,EB所在直线为y轴,EP所在直线为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),P(0,0,1),
=(
,1,0),
=(
,0,-1),
=(0,2,0), …
设是平面PAC的一个法向量,
则,即
。
取,可得
,
,
设是平面PCD的一个法向量,则
,即
。
取,可得
,
,
故,即二面角A-PC-D的平面角的余弦值是
。
知识点
如图,四棱锥的底面ABCD是平行四边形,
,
,
面
,设
为
中点,点
在线段
上且
。
(1)求证:平面
;
(2)设二面角的大小为
,若
,求
的长。
正确答案
见解析
解析
(1)由,
得
,
。
又面
,所以以
分别为
轴建立坐标系如图。
则
设,则
。
设,
得:
。
解得:,
,
,
所以。
所以,
,
。
设面的法向量为
,则
,取
。
因为,且
面
,所以
平面
(2)设面法向量为
, 因为
,
,
所以,取
。
由,得
。
,
,所以
。
知识点
平行四边形ABCD中,AB=2,AD=,且
,以BD为折线,把
折起,使平面
,连AC。
(1)求异面直线AD与BC所成角大小;
(2)求二面角B-AC-D平面角的大小;
(3)求四面体ABCD外接球的体积。
正确答案
见解析
解析
在中,
,易得
,
在四面体ABCD中,以D为原点,DB为轴,DC为
轴,过D垂直于平面BDC的射线为
轴,建立如图空间直角坐标系。
则D(0,0,0),B(2,0,0),C(0,2,0),A(2,0,2)
(1)由于,设AD与BC所成角为
,则
,即异面直线AD与BC所成角为
(2)设平面ABC的法向量为,而
,
由得:
,取
。
再设平面DAC的法向量为,而
,
由得:
,取
,
所以,所以二面角B-AC-D的大小是
(3)……由于均为直角三角形,故四面体ABCD的外接球球心在AD中点,
又,所以球半径
,得
。
知识点
已知椭圆:+
=1(a>b>0)的长轴长为4,且过点(
,
)。
(1)求椭圆的方程;
(2)设A,B,M是椭圆上的三点,若=
+
,点N为线段AB的中点,C(﹣
,0),D(
,0),求证:|NC|+|ND|=2
。
正确答案
见解析。
解析
(1)由题意:2a=4,所以a=2,
∵橢圆:+
=1过点(
,
),
∴
∴b2=1
∴所求椭圆方程为;
(2)证明:设A(x1,y1),B(x2,y2),则,
∵=
+
,
∴M(,
)
∴
∴
∵点N为线段AB的中点
∴N(,
)
∴=
∴线段AB的中点N在椭圆上
∵椭圆的两焦点为C(﹣
,0),D(
,0),
∴|NC|+|ND|=2。
知识点
如图,在矩形中,
分别为四边的中点,且都在坐标轴上,设
.
(1)求直线与
的交点
的轨迹
的方程;
(2)过圆上一点
作圆的切线与轨迹
交于
两点,若
,试求出
的值.
正确答案
见解析
解析
(1)设,由已知得
,
则直线的方程为
,直线
的方程为
,
消去即得
的轨迹
的方程为
.
(2)方法一:由已知得,又
,则
,
设直线代入
得
,
设,
则.
由得
,
即,
则,
又到直线
的距离为
,故
.
经检验当直线的斜率不存在时也满足.
方法二:设,则
,且可得直线
的方程为
代入得
,
由得
,即
,
则,故
.
知识点
已知椭圆的右焦点
在圆
上,直线
交椭圆于
两点.
(1)求椭圆的方程;
(2)设点关于
轴的对称点为
,且直线
与
轴交于点
,试问
的面积是否存在最大值?若存在,求出这个最大值;若不存在,请说明理由.
正确答案
见解析
解析
解:(1)由题设知,圆的圆心坐标是
,半径是
,
故圆与
轴交与两点
,
.
所以,在椭圆中或
,又
,
所以,或
(舍去,因为
) .-
于是,椭圆的方程为
(2)因为、
联立方程
,
所以,
.
因为直线的方程为
,令
,
则
,所以点
.
解法一:
.
当且仅当即
时等号成立.
故的面积存在最大值
.
(或: .
令,
则.
当且仅当时等号成立,此时
.
故的面积存在最大值为
.-
解法二:
.
点到直线
的距离是
.
所以,
.-
令,
则.
当且仅当时等号成立,此时
.
故的面积存在最大值为
.-
知识点
如图,四棱锥中,底面
是边长为2的正方形,
,且
。
(1)求证:平面
;
(2)若为线段
的中点,
为
中点.求点
到平面
的距离。
正确答案
见解析。
解析
(1)证明:∵底面为正方形,
∴,又
,
∴平面
,
∴. ………………3分
同理,………………5分
∴平面
。………………6分
(2)解:建立如图的空间直角坐标系,
则.
∵为
中点,
∴
同理,
设为平面
的一个法向量,
则,
。
又,
令则
.
得,…………10分
又
∴点到平面
的距离
.…………12分
知识点
如图,四棱锥中,底面
为平行四边形,
,
,
⊥底面
.
(1)证明:平面平面
;
(2)若二面角为
,求
与平面
所成角的正弦值。
正确答案
见解析
解析
(1)∵ ∴
又∵⊥底面
∴
又∵ ∴
平面
而平面
∴平面平面
(2)由(1)所证,平面
所以∠即为二面角P-BC-D的平面角,即∠
而,所以
分别以、
、
为
轴、
轴、
轴建立空间直角坐标系。
则,
,
,
所以,,
,
设平面的法向量为
,则
即 可解得
∴与平面
所成角的正弦值为
知识点
某三棱锥的三视图如图所示,该三棱锥的体积是( )
正确答案
解析
解:由三视图可知:该三棱锥的侧面PBC⊥底面ABC,PD⊥交线BC,AE⊥BC,且AE=3,PD=2,CD=3,DB=1,CE=EB=2。
∴VP﹣ABC==
=4。
故选B。
知识点
设直线与椭圆
相交于
两个不同的点,与
轴相交于点
,记
为坐标原点。
(1)证明:;
(2)若的面积取得最大值时的椭圆方程。
正确答案
见解析。
解析
(1)证明:由 得
将代入
消去
得
① ………………………… 3分
由直线l与椭圆相交于两个不同的点得
整理得
,即
………5分
(2)解:设由①,得
∵而点
, ∴
得代入上式,得
……………8分
于是,△OAB的面积
……………10分
其中,上式取等号的条件是即
……………………11分
由可得
将及
这两组值分别代入①,均可解出
∴△OAB的面积取得最大值的椭圆方程是……………13分
知识点
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