- 二面角的平面角及求法
- 共2160题
自二面角内一点分别向两个面引垂线,它们所成的角与二面角的平面角()
正确答案
已知二面角α-l-β的大小为θ(0°<θ<90°),直线a⊂α,直线b⊂β,且a与l不垂直,b与l不垂直,则( )
正确答案
已知三棱锥A-BCD,平面ABD⊥平面BCD,AB=AD=1,AB⊥AD,DB=DC,DB⊥DC
(1)求证:AB⊥平面ADC;
(2)求三棱锥A-BCD的体积;
(3)求二面角A-BC-D的正切值.
正确答案
解:(1)∵平面ABD⊥平面BCD,平面ABD∩平面BCD=BD,DB⊥DC.
∴CD⊥平面ABD,
∵AB⊂平面ABD,∴CD⊥AB,
又∵AB⊥AD,且AD∩AB=B,∴AB⊥平面ADC.
(2)取BD的中点O,连结AO,
∵AB=AD=1,AB⊥AD,∴△ABD为等腰直角三角形,
∴A0⊥BD,且AO=,BD=
.
∵平面ABD⊥平面BCD,平面ABD∩平面BCD=BD,A0⊥BD,
∴A0⊥平面BCD,即AO是三棱锥A-BCD的高,
∵DB=DC,DB⊥DC.∴CD=BD=,
即△BCD的面积S=,
∴三棱锥A-BCD的体积V=×S×AO=
=
.
(3)过O作OE⊥BC于点E,连结AE,
∵AO⊥平面BCD,可得OE是AE在平面BCD内的射影,
∴AE⊥BC,可得∠AEO为二面角A-BC-D的平面角.
Rt△BOE中,BO=,∠OBE=45°,可得OE=BOsin45°=
,
∴Rt△AEO中,tan∠AEO==
,即得二面角A-BC-D的正切值等于
.
解析
解:(1)∵平面ABD⊥平面BCD,平面ABD∩平面BCD=BD,DB⊥DC.
∴CD⊥平面ABD,
∵AB⊂平面ABD,∴CD⊥AB,
又∵AB⊥AD,且AD∩AB=B,∴AB⊥平面ADC.
(2)取BD的中点O,连结AO,
∵AB=AD=1,AB⊥AD,∴△ABD为等腰直角三角形,
∴A0⊥BD,且AO=,BD=
.
∵平面ABD⊥平面BCD,平面ABD∩平面BCD=BD,A0⊥BD,
∴A0⊥平面BCD,即AO是三棱锥A-BCD的高,
∵DB=DC,DB⊥DC.∴CD=BD=,
即△BCD的面积S=,
∴三棱锥A-BCD的体积V=×S×AO=
=
.
(3)过O作OE⊥BC于点E,连结AE,
∵AO⊥平面BCD,可得OE是AE在平面BCD内的射影,
∴AE⊥BC,可得∠AEO为二面角A-BC-D的平面角.
Rt△BOE中,BO=,∠OBE=45°,可得OE=BOsin45°=
,
∴Rt△AEO中,tan∠AEO==
,即得二面角A-BC-D的正切值等于
.
如图,在直三棱柱ABC-A1B1C1中,∠ABC=90°,AB=BC=2,AA1=4,M、N分别为CC1、A1C2的中点.
(I)求证:AM⊥平面B1MN;
(II)求二面角M-AB1-A1的大小.
正确答案
解:(I)∵ABC-A1B1C1是直三棱柱,∴平面A1B1C1⊥平面A1ACC1;
∵AB=BC,进而A1B1=B1C1,
N为A1C1的中点,
∴B1N⊥平面A1ACC1,
∵AM⊂平面A1ACC1,
∴B1N⊥AM,即AM⊥B1N.
在侧面A1ACC1中,C1M=CM=2,
C1N=,AC=2
,∴Rt△MC1N∽Rt△ACM,
∴∠C1MN+∠CMA=90°,
∴AM⊥MN.
∵B1N∩MN=N,∴AM⊥平面B1MN.
(II)取BB1的中点为D,连接MD,则MD⊥平面A1AB1,作DE⊥AB1,垂足为E,连接ME,则ME⊥AB1,∠MED为二面角M-AB1-A1的补角.
,
∴,
∠MED=arctan,…(11分)
故二面角M-AB1-A1的大小为π-arctan.
解析
解:(I)∵ABC-A1B1C1是直三棱柱,∴平面A1B1C1⊥平面A1ACC1;
∵AB=BC,进而A1B1=B1C1,
N为A1C1的中点,
∴B1N⊥平面A1ACC1,
∵AM⊂平面A1ACC1,
∴B1N⊥AM,即AM⊥B1N.
在侧面A1ACC1中,C1M=CM=2,
C1N=,AC=2
,∴Rt△MC1N∽Rt△ACM,
∴∠C1MN+∠CMA=90°,
∴AM⊥MN.
∵B1N∩MN=N,∴AM⊥平面B1MN.
(II)取BB1的中点为D,连接MD,则MD⊥平面A1AB1,作DE⊥AB1,垂足为E,连接ME,则ME⊥AB1,∠MED为二面角M-AB1-A1的补角.
,
∴,
∠MED=arctan,…(11分)
故二面角M-AB1-A1的大小为π-arctan.
如图,P是平面ABCD外的一点,PA⊥平面ABCD,四边形ABCD是边长为2的正方形,PA=2,M、N分别为AD、BC的中点,MQ⊥PD于Q点.
(1)证明:PD⊥平面MNQ;
(2)求二面角P-MN-Q的大小.
正确答案
解:(1)证明:PA⊥平面ABCD,MN⊂平面ABCD;
∴PA⊥MN,即MN⊥PA;
M、N分别为AD、BC的中点;
∴MN⊥AD,PA∩AD=A;
∴MN⊥平面PAD;
∴MN⊥PD,又MQ⊥PD,MQ∩MN=M;
∴PD⊥平面MNQ;
(2)由上面知,MN⊥平面PAD,MP,MQ⊂平面PAD;
∴MN⊥MP,MN⊥MQ;
∴∠PMQ为二面角P-MN-Q的平面角;
PM=,MQ=1
;
∴在Rt△PMQ中,;
∴;
∴二面角P-MN-Q的大小为arccos.
解析
解:(1)证明:PA⊥平面ABCD,MN⊂平面ABCD;
∴PA⊥MN,即MN⊥PA;
M、N分别为AD、BC的中点;
∴MN⊥AD,PA∩AD=A;
∴MN⊥平面PAD;
∴MN⊥PD,又MQ⊥PD,MQ∩MN=M;
∴PD⊥平面MNQ;
(2)由上面知,MN⊥平面PAD,MP,MQ⊂平面PAD;
∴MN⊥MP,MN⊥MQ;
∴∠PMQ为二面角P-MN-Q的平面角;
PM=,MQ=1
;
∴在Rt△PMQ中,;
∴;
∴二面角P-MN-Q的大小为arccos.
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