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题型:简答题
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简答题

(本小题共13分)

已知如图(1),正三角形ABC的边长为2a,CDAB边上的高,EF分别是AC

BC边上的点,且满足,现将△ABC沿CD翻折成直二面角A-DC-B,如图(2).

(Ⅰ) 试判断翻折后直线AB与平面DEF的位置关系,并说明理由

(Ⅱ) 求二面角B-AC-D的平面角的正切值.

 

图(1)                  图(2)

正确答案

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简答题

如图,四棱锥P—ABCD的底面是正方形,PA底面ABCD,PA=2,

点E,F分别为棱AB,PD的中点。

(I)在现有图形中,找出与AF平行的平面,并给出证明;

(II)判断平面PCE与平面PCD是否垂直?若垂直,给出证明;若不垂直,说明理由。

正确答案

(1)见解析(2)垂直

(I)平面平行, 取中点,连,因为中点,

所以,在正方形中,,所以

所以为平行四边形,

所以,所以平面

(II)由平面,所以,又

所以,由(I)知,易证

所以,又,所以,面PCD面PEC…………12分

(也可用空间向量法)

以A为原点AB 为X轴、AD为Y轴、 AP为Z轴,建立空间坐标系。…1分

易求A(0,0,0),F(0,1,1),G(1,1,1),E(1,0,0),

P(0,0,2),D(0,2,0),C(2,2,0)

,所以AF//面PEG。

设面PCD的法向量为=(x,y,z),由D得x=0,y=z.

,设面PEC的法向量为

,可令

因为,所以,面PCD面PEC

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简答题

已知上的点.

(1)当

(2)当二面角的大小为的值.

正确答案

(Ⅰ)1(Ⅱ)

(1)当时.…………2分

,连.

⊥面,知⊥面.…………3分

中点时,中点.

∵△为正三角形,

,∴…………5分

…………6分

(2)过,连结,则,  

∴∠为二面角P—AC—B的平面角,

  …………8分

          …………10分

   ……12分

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简答题

(本小题满分12分)

如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是矩形,M、N分别为PA、BC的中点,PD⊥平面ABCD,且PD=AD=,CD=1

(1)证明:MN∥平面PCD;

(2)证明:MC⊥BD;

(3)求二面角A—PB—D的余弦值。

正确答案

解:(1)证明:取AD中点E,连接ME,NE,

由已知M,N分别是PA,BC的中点,

∴ME∥PD,NE∥CD

又ME,NE平面MNE,MENE=E,

所以,平面MNE∥平面PCD,           2分

所以,MN∥平面PCD   3分

(2)证明:因为PD⊥平面ABCD,

所以PD⊥DA,PD⊥DC,

在矩形ABCD中,AD⊥DC,

如图,以D为坐标原点,

射线DA,DC,DP分别为

轴、轴、

正半轴建立空间直角坐标系   

则D(0,0,0),A(,0,0),

B(,1,0)(0,1,0),

P(0,0,)     5分

所以,0,),  6分

·=0,所以MC⊥BD         7分

(3)解:因为ME∥PD,所以ME⊥平面ABCD,ME⊥BD,又BD⊥MC,

所以BD⊥平面MCE,

所以CE⊥BD,又CE⊥PD,所以CE⊥平面PBD,      

由已知,所以平面PBD的法向量

M为等腰直角三角形PAD斜边中点,所以DM⊥PA,

又CD⊥平面PAD,AB∥CD,所以AB⊥平面PAD,AB⊥DM,

所以DM⊥平面PAB,         

所以平面PAB的法向量(-,0,)      9分

设二面角A—PB—D的平面角为θ,

.

所以,二面角A—PB—D的余弦值为.             12分

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简答题

如图,某建筑物的基本单元可近似地按以下方法构作:先在地平面内作菱形ABCD,边长为1,∠BAD=60°,再在的上方,分别以△与△为底面安装上相同的正棱锥P-ABD与Q-CBD,∠APB=90°.

(Ⅰ)求证:PQ⊥BD;

(Ⅱ)求二面角P-BD-Q的余弦值;

(Ⅲ)求点P到平面QBD的距离.

正确答案

(1)证明见解析(2) (3)

(Ⅰ)由P-ABD,Q-CBD是相同正三棱锥,可知△PBD与△QBD是全等等腰三角形 …1分

取BD中点E,连结PE、QE,则BD⊥PE,BD⊥QE.故BD⊥平面PQE,从而BD⊥PQ.  ………4分

(Ⅱ)由(1)知∠PEQ是二面角P-BD-Q的平面角                    ……………………5分

作PM⊥平面,垂足为M,作QN⊥平面,垂足为N,则PM∥QN,M、N分别是正△ABD与正△BCD的中心,从而点A、M、E、N、C共线,PM与QN确定平面PACQ,且PMNQ为矩形. ……可得ME=NE=,PE=QE=,PQ=MN=…7分∴cos∠PEQ=  ………9分

(Ⅲ)由(1)知BD⊥平面PEQ.设点P到平面QBD的距离为h,则

 ∴

∴ .  ∴ .                             …………………………14分

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