- 立体几何与空间向量
- 共3353题
17.已知如图,四边形ABCD是直角梯形,AD//BC,CD⊥AD,PA⊥平面ABCD,是边长为2的正三角形,BC=2AD=2CD,E、F分别是PB、PD的中点。
(1)求证:BD//平面AEF;
(2)求点A到平面PBC的距离。
正确答案
见解析。
解析
(1)证明:连接BD,因为E、F分别是PB、PD的中点.在中,EF//BD,又因为
所以BD//平面AEF
(2)设A到平面PBC的距离为d,因为,即
,又有题意可知
,
,
,所以
知识点
18.如图,在△ABC中,已知∠ABC=45°,O在AB上,且OB=OC=AB,又PO⊥平面ABC,DA∥PO,DA=AO=
PO。
(1)求证:PD⊥平面COD;
(2)求二面角B﹣DC﹣O的余弦值。
正确答案
见解析。
解析
(1)证明:设OA=1,则PO=OB=2,DA=1,
由DA∥PO,PO⊥平面ABC,知DA⊥平面ABC,
∴DA⊥AO,从而,
在△PDO中,∵PO=2,
∴△PDO为直角三角形,故PD⊥DO。
又∵OC=OB=2,∠ABC=45°,
∴CO⊥AB,又PO⊥平面ABC,
∴PO⊥OC,
又PO,AB⊂平面PAB,PO∩AB=O,
∴CO⊥平面PAB。
故CO⊥PD。
∵CO∩DO=O,
∴PD⊥平面COD。
(2)解:以OC,OB,OP所在射线分别为x,y,z轴,建立直角坐标系如图。
则由(1)知,C(2,0,0),B(0,2,0),P(0,0,2),D(0,﹣1,1),
∴,
由(1)知PD⊥平面COD,∴是平面DCO的一个法向量,
设平面BDC的法向量为,∴
,∴
,
令y=1,则x=1,z=3,∴,
∴,
由图可知:二面角B﹣DC﹣O为锐角,二面角B﹣DC﹣O的余弦值为。
知识点
15.如图,⊙是
的外接圆,
,延长
到点
,连结
交⊙
于点
,连结
,若
,则
的大小为_________________。
正确答案
解析
略。
知识点
18.如图1,在直角梯形中,
四边形
是正方形,将正 方形
沿
折起到四边形
的位置,使平面
平面
,
为
的中点,如图2.
(1)求证:
(2) 求与平面
所成角的正弦值;
(3)判断直线与
的位置关系
正确答案
见解析。
解析
(1)
证明:因为 四边形为正方形,
所以 .
因为 平面平面
,平面
平面
,
平面
,
所以 平面
.
因为 平面
,
所以 .
(2)如图,以点为坐标原点,分别以
所在的直线为
轴,建立如图所示的空间直角坐标系
.
设,则
.
所以 ,
,
.
设平面的一个法向量为
.
由得
令,得
,所以
.
设与平面
所成角为
,
则.
所以 与平面
所成角的正弦值为
.
(3)
直线与直线
平行. 理由如下:
由题意得,.
所以 .
所以 .
因为 ,
不重合,
所以 .
另解:直线与直线
平行. 理由如下:
取的中点
,
的中点
,连接
,
,
.
所以 且
.
因为 为
的中点,四边形
是正方形,
所以 且
.
所以 且
.
所以 为平行四边形。
所以 且
.
因为 四边形为梯形,
,
所以 且
. 所以 四边形
为平行四边形。
所以 且
. 所以
且
.
所以 是平行四边形.所以
,即
.
知识点
14.直线l的参数方程是(其中t为参数),圆C的极坐标方程为
,过直线上的点向圆引切线,则切线长的最小值是____________.
正确答案
.
解析
略。
知识点
12.已知与
均为单位向量,
,若
,则
的范围是 .
正确答案
解析
以共顶点,长度为1的两个线段为领边作平行四边形,考虑从此顶点出发的对角的长度,易得在夹角为时
成立,所以
时,
.
知识点
4.某几何体的三视图如下图所示,则该几何体的表面积为( )
正确答案
解析
由三视图可知几何体为下部是底面半径为3,高为6的圆柱,上部是侧棱长为5,底面边长为的正四棱锥,斜高为
,所有正四棱锥的侧面积为
,底面圆柱的侧面积为
,两底面面积为
,几何体的表面积等于正四棱锥的侧面积,加上圆柱全面积再减去四棱锥的底面积18,所以表面积为
,故选A.
知识点
2.某几何体的三视图如图所示,其中正视图是腰长为2的等腰三角形,俯视图是半径为1的半圆,则其侧视图的面积是( )
正确答案
解析
略。
知识点
3.设随机变量X服从正态分布,则
成立的一个必要不充分条件是( )
正确答案
解析
略。
知识点
6.如图, 一个四棱锥的底面为正方形,其三视图如图所示,则这个四棱锥的体积为( )
正确答案
解析
由题意,棱锥的高为,底面面积为
,∴
。
知识点
9.已知点分别是正方体
的棱
的中点,点
分别是线段
与
上的点,则满足与平面
平行的直线
有()
正确答案
解析
与平面平行,而且与线段
、
分别相交与M、N的平面有无数多,所以直线
有无数条。
知识点
某音乐喷泉喷射的水珠呈抛物线形,它在每分钟内随时间(秒)的变化规律大致可用
(
为时间参数,
的单位:
)来描述,其中地面可作为
轴所在平面,泉眼为坐标原点,垂直于地面的直线为
轴。
(1)试求此喷泉喷射的圆形范围的半径最大值;
(2)若在一建筑物前计划修建一个矩形花坛并在花坛内装置两个这样的喷泉,则如何设计花坛的尺寸和两个喷水器的位置,才能使花坛的面积最大且能全部喷到水?
正确答案
见解析。
解析
(1)当时,
因时,
,故
,
从而当,即当
时,
有最大值5,
所以此喷泉喷射的圆形范围的半径最大值是; ……6分
(2)设花坛的长、宽分别为xm,ym,根据要求,矩形花坛应在喷水区域内,顶点应恰好位于喷水区域的边界,依题意得:,(
)
问题转化为在,
的条件下,求
的最大值。 …8分
法一:,由
和
及
得:
………12分
法二:∵,
,
=
∴当,即
,
,由
可解得:
。
答:花坛的长为,宽为
,两喷水器位于矩形分成的两个正方形的中心,符合要求。 ……………13分
知识点
11.(a+x)4的展开式中x3的系数等于8,则实数a=_________。
正确答案
2
解析
知识点
12.若一个底面是正三角形的三棱柱的正视图如图所示,则其表面积等于()
正确答案
解析
由正视图知:三棱柱是以底面边长为2,高为1的正三棱柱,所以底面积为,侧面积为
,所以其表面积为
知识点
20.已知函数f(x)=sin(ωx+φ)(ω>0,0<φ<π)的周期为π,图象的一个对称中心为.将函数f(x)图象上所有点的横坐标伸长到原来的2倍(纵坐标不变),再将所得到的图象向右平移
个单位长度后得到函数g(x)的图象。
(1)求函数f(x)与g(x)的解析式;
(2)是否存在x0∈,使得f(x0),g(x0),f(x0)g(x0)按照某种顺序成等差数列?若存在,请确定x0的个数;若不存在,说明理由;
(3)求实数a与正整数n,使得F(x)=f(x)+ag(x)在(0,nπ)内恰有2 013个零点。
正确答案
见解析。
解析
(1)由函数f(x)=sin(ωx+φ)的周期为π,ω>0,得ω==2.
又曲线y=f(x)的一个对称中心为,φ∈(0,π),
故,得
,所以f(x)=cos 2x.
将函数f(x)图象上所有点的横坐标伸长到原来的2倍(纵坐标不变)后可得y=cos x的图象,再将y=cos x的图象向右平移个单位长度后得到函数
的图象,所以g(x)=sin x.
(2)当x∈时,
<sin x<
,0<cos 2x<
,
所以sin x>cos 2x>sin xcos 2x.
问题转化为方程2cos 2x=sin x+sin xcos 2x在内是否有解。
设G(x)=sin x+sin xcos 2x-2cos 2x,x∈,
则G′(x)=cos x+cos xcos 2x+2sin 2x(2-sin x)。
因为x∈,所以G′(x)>0,G(x)在
内单调递增。
又,
,
且函数G(x)的图象连续不断,故可知函数G(x)在内存在唯一零点x0,
即存在唯一的x0∈满足题意。
(3)依题意,F(x)=asin x+cos 2x,令F(x)=asin x+cos 2x=0.
当sin x=0,即x=kπ(k∈Z)时,cos 2x=1,从而x=kπ(k∈Z)不是方程F(x)=0的解,
所以方程F(x)=0等价于关于x的方程,x≠kπ(k∈Z),现研究x∈(0,π)∪(π,2π)时方程
的解的情况。
令,x∈(0,π)∪(π,2π),
则问题转化为研究直线y=a与曲线y=h(x),x∈(0,π)∪(π,2π)的交点情况。
,令h′(x)=0,得
或
.
当x变化时,h′(x),h(x)的变化情况如下表:
当x>0且x趋近于0时,h(x)趋向于-∞,
当x<π且x趋近于π时,h(x)趋向于-∞,
当x>π且x趋近于π时,h(x)趋向于+∞,
当x<2π且x趋近于2π时,h(x)趋向于+∞。
故当a>1时,直线y=a与曲线y=h(x)在(0,π)内无交点,在(π,2π)内有2个交点;
当a<-1时,直线y=a与曲线y=h(x)在(0,π)内有2个交点,在(π,2π)内无交点;
当-1<a<1时,直线y=a与曲线y=h(x)在(0,π)内有2个交点,在(π,2π)内有2个交点。
由函数h(x)的周期性,可知当a≠±1时,直线y=a与曲线y=h(x)在(0,nπ)内总有偶数个交点,从而不存在正整数n,使得直线y=a与曲线y=h(x)在(0,nπ)内恰有2 013个交点;
又当a=1或a=-1时,直线y=a与曲线y=h(x)在(0,π)∪(π,2π)内有3个交点,由周期性,2 013=3×671,所以依题意得n=671×2=1 342.
综上,当a=1,n=1 342或a=-1,n=1 342时,函数F(x)=f(x)+ag(x)在(0,nπ)内恰有2 013个零点。
知识点
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