- 二面角的平面角及求法
- 共2160题
已知斜三棱柱ABC-A1B1C1的底面为正三角形,侧面A1ACC1为菱形,∠A1AC=60°,且平面A1ACC1⊥平面ABC,M是C1C的中点.
(1)求证:A1C⊥BM;
(2)求二面角B-A1A-C的正切值.
正确答案
(1)证明:取AC中点P,则BP⊥AC
∵平面A1ACC1⊥平面ABC,平面A1ACC1∩平面ABC=AC,
∴BP⊥平面A1ACC1,
∵A1C⊂平面A1ACC1,∴A1C⊥BP
∵A1C⊥AC1,AC1∥PM
∴A1C⊥PM
∵BP∩PM=P
∴A1C⊥面BPM
∵BM⊂面BPM
∴A1C⊥BM;
(2)解:作PQ⊥A1A于Q,连接BQ
∵BP⊥平面A1ACC1,∴A1A⊥BP
∵BP∩PQ=P,∴A1A⊥面BPQ
∵BQ⊂面BPQ,∴A1A⊥BQ
∴∠BQP为二面角B-A1A-C的平面角
斜三棱柱ABC-A1B1C1的底面为正三角形,侧面A1ACC1为菱形,∠A1AC=60°,设AC=2,则BP=,PQ=
∴tan∠BQP==2.
解析
(1)证明:取AC中点P,则BP⊥AC
∵平面A1ACC1⊥平面ABC,平面A1ACC1∩平面ABC=AC,
∴BP⊥平面A1ACC1,
∵A1C⊂平面A1ACC1,∴A1C⊥BP
∵A1C⊥AC1,AC1∥PM
∴A1C⊥PM
∵BP∩PM=P
∴A1C⊥面BPM
∵BM⊂面BPM
∴A1C⊥BM;
(2)解:作PQ⊥A1A于Q,连接BQ
∵BP⊥平面A1ACC1,∴A1A⊥BP
∵BP∩PQ=P,∴A1A⊥面BPQ
∵BQ⊂面BPQ,∴A1A⊥BQ
∴∠BQP为二面角B-A1A-C的平面角
斜三棱柱ABC-A1B1C1的底面为正三角形,侧面A1ACC1为菱形,∠A1AC=60°,设AC=2,则BP=,PQ=
∴tan∠BQP==2.
如图:在直三棱柱ABC-DEF中,AB=2,
,AB⊥AC,
(1)证明:AB⊥DC,
(2)求二面角A-DC-B的余弦值.
正确答案
解:(1)在直三棱柱ABC-DEF中,则AD⊥AB,
又∵AB⊥AC,AD∩AC=A.
∴AB⊥平面ACFD,
∴AB⊥CD.
(2)由(1)可得:四边形ACFD为正方形,
连接对角线AF、CD相较于点M,则AM⊥CD.
又∵AB⊥平面ACFD,根据三垂线定理可得CD⊥BM.
∴∠AMB是二面角A-DC-B的平面角.
∵AM=,∴
=
=
..
∴在Rt△ABM中,=
=
.
故二面角A-DC-B的余弦值为.
解析
解:(1)在直三棱柱ABC-DEF中,则AD⊥AB,
又∵AB⊥AC,AD∩AC=A.
∴AB⊥平面ACFD,
∴AB⊥CD.
(2)由(1)可得:四边形ACFD为正方形,
连接对角线AF、CD相较于点M,则AM⊥CD.
又∵AB⊥平面ACFD,根据三垂线定理可得CD⊥BM.
∴∠AMB是二面角A-DC-B的平面角.
∵AM=,∴
=
=
..
∴在Rt△ABM中,=
=
.
故二面角A-DC-B的余弦值为.
如图,在底面是矩形的四棱锥P-ABCD中,PA⊥平面ABCD,PA=AB=2,BC=4.E是PD的中点,
(1)求二面角E-AC-D的余弦值;
(2)求CD与平面ACE所成角的正弦值;
(3)求VD-ACE.
正确答案
解:(1)连接AC、EC,取AD中点O,连接EO,则EO∥PA,
∵PA⊥平面ABCD,
∴EO⊥平面ABCD.
过O作OF⊥AC交AC于F,连接EF,
则∠EFO就是二面角E-AC-D所成平面角.
由PA=2,则EO=1.
在Rt△ADC中,AD×CD=AC×h解得h=.
因为O是AD的中点,所以OF=.
而EO=1,由勾股定理可得EO=.
则cos
(2)延长AE,过D作DG垂直AE于G,连接CG,
又∵CD⊥AE,∴AE⊥平面CDG,
过D作DH垂直CG于H,则AE⊥DH,
∴DH⊥平面AGC,即DH⊥平面AEC,
∴CD在平面ACE内的射影是CH,∠DCH是直线与平面所成的角.
∵DG=AD•sin∠DAG=AD•sin∠OAE=AD.=
,CD=2
∴CG=.
∴sin∠DCG=.
(3)VD-ACE==
.
解析
解:(1)连接AC、EC,取AD中点O,连接EO,则EO∥PA,
∵PA⊥平面ABCD,
∴EO⊥平面ABCD.
过O作OF⊥AC交AC于F,连接EF,
则∠EFO就是二面角E-AC-D所成平面角.
由PA=2,则EO=1.
在Rt△ADC中,AD×CD=AC×h解得h=.
因为O是AD的中点,所以OF=.
而EO=1,由勾股定理可得EO=.
则cos
(2)延长AE,过D作DG垂直AE于G,连接CG,
又∵CD⊥AE,∴AE⊥平面CDG,
过D作DH垂直CG于H,则AE⊥DH,
∴DH⊥平面AGC,即DH⊥平面AEC,
∴CD在平面ACE内的射影是CH,∠DCH是直线与平面所成的角.
∵DG=AD•sin∠DAG=AD•sin∠OAE=AD.=
,CD=2
∴CG=.
∴sin∠DCG=.
(3)VD-ACE==
.
在棱长为1的正方体ABCD-A1B1C1D1中,E为DD1的中点.
(1)求二面角B1-AC-E的大小;
(2)求点B到平面AEC的距离.
正确答案
解:(1)取AC的中点O,连接EO,B1O,B1E,则EO⊥AC,B1O⊥AC,
∴∠B1OE是二面角B1-AC-E的平面角,
∵EO=,B1O=
,B1E=
,
∴cos∠B1OE==0,
∴∠B1OE=90°,即二面角B1-AC-E的平面角是90°;
(2)设点B到平面AEC的距离为h,则
∵S△AEC==
,S△ABC=
,
∴由等体积可得,•S△ABC•ED=
S△AEC•h,即
,
∴h=.
解析
解:(1)取AC的中点O,连接EO,B1O,B1E,则EO⊥AC,B1O⊥AC,
∴∠B1OE是二面角B1-AC-E的平面角,
∵EO=,B1O=
,B1E=
,
∴cos∠B1OE==0,
∴∠B1OE=90°,即二面角B1-AC-E的平面角是90°;
(2)设点B到平面AEC的距离为h,则
∵S△AEC==
,S△ABC=
,
∴由等体积可得,•S△ABC•ED=
S△AEC•h,即
,
∴h=.
把正三角形ABC沿高AD折成二面角B-AD-C后,BC=AB,则二面角B-AD-C为( )
正确答案
解析
解:∵AD⊥BC,∴沿AD折成二面角B-AD-C后,AD⊥BD,AD⊥CD
故∠BDC即为二面角B-AD-C的平面角
又∵BD=CD=BC=AB,
∴∠BDC=60°
故选C.
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