- 二面角的平面角及求法
- 共2160题
如图,在三棱锥P-ABC中,PA⊥平面ABC,AB=BC=CA=2PA,D、E分别是棱AB,AC上的动点,且AD=CE,连接DE,当三棱锥P-ADE体积最大时,平面PDE和平面PBC所成二面角的余弦值为( )
正确答案
解析
解:由题意,设AB=BC=CA=2PA=2,AD=CE=t,则三棱锥P-ADE体积为
=
=-
∴t=1时,三棱锥P-ADE体积最大,此时,D、E分别是棱AB,AC上的中点
取DE中点M,BC中点N,连接PM,MN,PN,则
∵DE∥BC,PM⊥DE,PN⊥BC
∴∠MPN为平面PDE和平面PBC所成二面角,
在△MNP中,PM=,MN=
,PN=2,
∴cos∠MPN==
=
故选D.
如图在长方体ABCD-A1B1C1D1中,AB=AA1=2,BC=1,点E、F、G分别是AA1、AB、DD1的中点.
(I)求证:FG∥平面BCD1;
(II)求二面角A-CE-D的正弦值.
正确答案
解:(I)过G作GM∥CD交CC1于M,交D1C于O,连接BO.
∵G为DD1的中点,∴O为D1C的中点
从而GO
故四边形GFBO为平行四边形…(3分)
∴GF∥BO
又GF⊄平面BCD1,BO⊂平面BCD1
∴GF∥平面BCD1. …(5分)
(II)过A作AH⊥DE于H,过H作HN⊥EC于N,连接AN.
∵DC⊥平面ADD1A1,
∴CD⊥AH.
又∵AH⊥DE,
∴AH⊥平面ECD.
∴AH⊥EC. …(7分)
又HN⊥EC
∴EC⊥平面AHN.
故AN⊥CE,
∴∠ANH为二面角A-CE-D的平面角 …(9分)
在Rt△EAD中,∵AD=AE=1,∴AH=
在Rt△EAC中,∵EA=1,AC=,∴
∴…(12分)
解析
解:(I)过G作GM∥CD交CC1于M,交D1C于O,连接BO.
∵G为DD1的中点,∴O为D1C的中点
从而GO
故四边形GFBO为平行四边形…(3分)
∴GF∥BO
又GF⊄平面BCD1,BO⊂平面BCD1
∴GF∥平面BCD1. …(5分)
(II)过A作AH⊥DE于H,过H作HN⊥EC于N,连接AN.
∵DC⊥平面ADD1A1,
∴CD⊥AH.
又∵AH⊥DE,
∴AH⊥平面ECD.
∴AH⊥EC. …(7分)
又HN⊥EC
∴EC⊥平面AHN.
故AN⊥CE,
∴∠ANH为二面角A-CE-D的平面角 …(9分)
在Rt△EAD中,∵AD=AE=1,∴AH=
在Rt△EAC中,∵EA=1,AC=,∴
∴…(12分)
如图,在长方体ABCD-A1B1C1D1中,AA1=AD=1,E为CD中点.
(1)求证:B1E⊥AD1;
(2)若AB=2,求二面角A-B1E-A1的大小.
正确答案
(1)证明:因为AA1D1D为正方形,所以A1D⊥AD1,
.
又B1E⊂面A1B1CD⇒AD1⊥B1E.
(2)解:如图建立空间直角坐标系,则A(0,0,0),B1(2,0,1),E(1,1,0),
所以,
设=(x,y,z)为面AB1E的一个法向量,则
,即
,
取面AB1E的一个法向量为,
同理可取面A1B1E一个法向量为,
设二面角A-B1E-A1为α,则,
,即二面角A-B1E-A1的大小为
.
解析
(1)证明:因为AA1D1D为正方形,所以A1D⊥AD1,
.
又B1E⊂面A1B1CD⇒AD1⊥B1E.
(2)解:如图建立空间直角坐标系,则A(0,0,0),B1(2,0,1),E(1,1,0),
所以,
设=(x,y,z)为面AB1E的一个法向量,则
,即
,
取面AB1E的一个法向量为,
同理可取面A1B1E一个法向量为,
设二面角A-B1E-A1为α,则,
,即二面角A-B1E-A1的大小为
.
如图,在正三棱柱ABC-A1B1C1中,点D在边BC上,AD⊥C1D.
(1)求证:平面ADC1⊥平面BCC1B1;
(2)若AA1=AB,求二面角C1-AD-C的大小.
正确答案
解:AD⊥平面CDC1
则AD⊥平面BCC1B1,
∵AD⊂平面ADC1,
∴平面ADC1⊥平面BCC1B1.
(2)∵C1D⊥AD,CD⊥AD,
∴∠CDC1为二面角的平面角,
在Rt△C1CD中,∵,
∴,
∴二面角C1-AD-C的大小为600.
解析
解:AD⊥平面CDC1
则AD⊥平面BCC1B1,
∵AD⊂平面ADC1,
∴平面ADC1⊥平面BCC1B1.
(2)∵C1D⊥AD,CD⊥AD,
∴∠CDC1为二面角的平面角,
在Rt△C1CD中,∵,
∴,
∴二面角C1-AD-C的大小为600.
有一个角为30°的三角板,斜边放在桌面内,三角板与桌面成30°的二面角,则三角板最短边所在的直线与桌面所成的角的正弦值为______.
正确答案
解析
解:如图,过C作CD⊥平面α,过D作DE⊥AB于E,连接CE,则∠CED为二面角的平面角,∠CBD为CB与平面α所成的角.
设BC=a,则AB=2a,AC=a,所以CE=
a,
在Rt△CDE中,CD=a,
在Rt△CDB中,sin∠CBD==
.
故答案为:
扫码查看完整答案与解析