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题型:简答题
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简答题

如图,在四棱锥中,底面为矩形,侧棱底面的中点.

 

(1)求直线所成角的余弦值;

(2)在侧面内找一点,使,并求出点的距离.

正确答案

(1)(2)

试题分析:(1)建立如图所示的空间直角坐标系,求出,利用夹角公式即可求出直线所成角的余弦值;

(2)由于点在侧面内,故可设点坐标为,则,由可得关于x,z的方程组,即可求出答案.

(1)建立如图所示的空间直角坐标系,

的坐标为

从而

的夹角为,则

所成角的余弦值为

(2)由于点在侧面内,故可设点坐标为,则

,由可得,

 ∴

点的坐标为,从而点到的距离分别为

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题型:填空题
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填空题

=(2,1,-1),=(-2,1,3),则与均垂直的单位向量的坐标为______.

正确答案

设与均垂直的单位向量的坐标为=(x,y,z),

解得x=,y=-,z=或x=-,y=,z=-

=,-)或=(-,-).

故答案为:,-)或(-,-).

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题型:简答题
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简答题

如图,四棱锥的底面ABCD是平行四边形,,设中点,点在线段上且

(1)求证:平面

(2)设二面角的大小为,若,求的长.

正确答案

( 1 )证明过程详见解析;(2) .

试题分析:

(1)利用三角形的余弦定理和勾股定理即可证明为直角三角形,即.再根据垂直的判断可以得到相互垂直,即可以以这三条边建立三维空间直角坐标系,利用坐标法来证明线面平行,首先求出平面ACF的法向量,计算法向量与BE的内积,证明该内积为0即可得到线面平行.

(2)利用第(1)问平面ACF的法向量,再求出面DCF的法向量,则二面角即为两法向量所成角或者其补角,故两法向量夹角的余弦值为满足,即可求出PA的长度.

试题解析:

(1)由

,所以以分别为轴建立坐标系如图.

,则 .

得:

解得:

所以.                               5分

所以,

设面的法向量为,则,取

因为,且,所以平面. 9分

(2)设面法向量为, 因为

所以,取 .             11分

,得

,所以.               15分

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题型:简答题
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简答题

如图,四棱柱中,底面.四边形为梯形,,且.过三点的平面记为的交点为.

(1)证明:的中点;

(2)求此四棱柱被平面所分成上下两部分的体积之比;

(3)若,梯形的面积为6,求平面与底面所成二面角大小.

正确答案

(1)的中点;(2);(3).

试题分析:(1)利用面面平行来证明线线平行,则出现相似三角形,于是根据三角形相似即可得出,即的中点.(2)连接.设,梯形的高为,四棱柱被平面所分成上下两部分的体积分别为,则.先表示出,就可求出,从而.(3)可以有两种方法进行求解.第一种方法,用常规法,作出二面角.在中,作,垂足为,连接.又,所以平面,于是.所以为平面与底面所成二面角的平面角.第二种方法,建立空间直角坐标系,以为原点,分别为轴和轴正方向建立空间直角坐标系.设.因为,所以.从而,所以.设平面的法向量,再利用向量求出二面角.

(1)证:因为,

所以平面∥平面.从而平面与这两个平面的交线相互平行,即.

的对应边相互平行,于是.

所以,即的中点.

(2)解:如图,连接.设,梯形的高为,四棱柱被平面所分成上下两部分的体积分别为,则.

所以

所以

.

(3)解法1如第(20)题图1,在中,作,垂足为,连接.又,所以平面,于是.

所以为平面与底面所成二面角的平面角.

因为,所以.

又因为梯形的面积为6,,所以.

于是.

故平面与底面所成二面角的大小为.

解法2如图,以为原点,分别为轴和轴正方向建立空间直角坐标系.

.因为,所以.

从而

所以.

设平面的法向量

所以.

又因为平面的法向量

所以

故平面与底面所成而面积的大小为.

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题型:简答题
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简答题

如图,在△ABC中,∠ABC=,∠BAC,AD是BC上的高,沿AD把△ABD折起,使∠BDC

(1)证明:平面ADB⊥平面BDC;

(2)设E为BC的中点,求夹角的余弦值.

正确答案

(1)见解析    (2)

(1)确定图形在折起前后的不变性质,如角的大小不变,线段长度不变,线线关系不变,再由面面垂直的判定定理进行推理证明;(2)在(1)的基础上确定出三线两两垂直,建立空间直角坐标系,利用向量的坐标和向量的数量积运算求解.

(1)∵折起前AD是BC边上的高,

∴当△ABD折起后,   AD⊥DC,AD⊥DB,

,∴AD⊥平面BDC,

∵AD平面ABD,∴平面ABD⊥平面BDC.

(2)由∠BDC及(1)知DA,DB,DC两两垂直,不妨设|DB|=1,以D为坐标原点,以所在直线为轴建立如图所示的空间直角坐标系,易得:

D(0,0,0),B(1,0,0),C(0,3,0),A(0,0,),E(,,0),

所以

所以夹角的余弦值是

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