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题型:简答题
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简答题

判断下列命题是否正确,若不正确,请简述理由.

①向量是共线向量,则ABCD四点必在一直线上;

②单位向量都相等;

③任一向量与它的相反向量不相等;

④四边形ABCD是平行四边形的充要条件是 

⑤模为0是一个向量方向不确定的充要条件;

⑥共线的向量,若起点不同,则终点一定不同.

正确答案

①不正确.共线向量即平行向量,只要求方向相同或相反即可,并不要求两个向量在同一直线上.②不正确.单位向量模均相等且为1,但方向并不确定.

③不正确.零向量的相反向量仍是零向量,但零向量与零向量是相等的.④、⑤正确.

⑥不正确.如图共线,虽起点不同,但其终点却相同.

本题考查基本概念,对于零向量、单位向量、平行向量、共线向量的概念特征及相互关系必须把握好.

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题型:简答题
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简答题

如图(1),四边形ABCD中,E是BC的中点,DB=2,DC=1,BC=,AB=AD=.将图(1)沿直线BD折起,使得二面角A­BD­C为60°,如图(2).

(1)求证:AE⊥平面BDC;

(2)求直线AC与平面ABD所成角的余弦值.

正确答案

(1)见解析   (2)

解:(1)证明:取BD的中点F,连接EF,AF,

则AF=1,EF=,∠AFE=60°.

由余弦定理知

AE=.

∵AE2+EF2=AF2,∴AE⊥EF.

∵AB=AD,F为BD中点.∴BD⊥AF.

又BD=2,DC=1,BC=

∴BD2+DC2=BC2

即BD⊥CD.

又E为BC中点,EF∥CD,∴BD⊥EF.

又EF∩AF=F,

∴BD⊥平面AEF.又BD⊥AE,

∵BD∩EF=F,

∴AE⊥平面BDC.

(2)以E为原点建立如图所示的空间直角坐标系,则A

C

B

D=(2,0,0),

.

设平面ABD的法向量为n=(x,y,z),

取z=

则y=-3,又∵n=(0,-3,).

∴cos〈n,〉==-.

故直线AC与平面ABD所成角的余弦值为.

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题型:简答题
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简答题

如下图,在三棱锥中,底面,点为以为直径的圆上任意一动点,且,点的中点,且交于点.

(1)求证:

(2)当时,求二面角的余弦值.

正确答案

(1)详见解析;(2).

试题分析:(1)由已知条件平面得到,再由已知条件得到,从而得到平面,进而得到,利用等腰三角形三线合一得到,结合直线与平面垂直的判定定理得到平面,于是得到,结合题中已知条件以及直线与平面垂直的判定定理得到平面;(2)以为坐标原点,轴,轴,建立空间直角坐标系,利用空间向量法求二面角 的余弦值.

(1)证明:底面,又易知

平面

的中点,

平面

又已知

平面

(2)如下图以为坐标原点,轴,轴,建立空间直角坐标系,由于

可设,则

设平面的一个法向量

,即

可得

由(1)可知为面的法向量,

易求

二面角的余弦值是.

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题型:简答题
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简答题

已知四棱锥的底面是平行四边形,,

.若中点,为线段上的点,且

(1)求证:平面

(2)求PC与平面PAD所成角的正弦值.

 

正确答案

(1)详见解析;(2)

试题分析:(1)连结BD交AC于O,取PF中点G,连结OF,BG,EG,利用EO,EG分别为BG,FC的中位线,得到它们对应平行,进而得到平面BEG与平面ACF平行,再由面面平行的性质得到线面平行.

(2)要求线面角,需要先找到线面角的代表角,即过C点做面PAD的垂线,因为PA垂直于底面,所以过C作线段AD的垂线与AD交于H,则CH垂直于面PAD,所以角CPH即为线面角的代表角,要求该角的正弦值,就需要求出PC与CH,可以利用△PAC和△ACH为直角三角形通过勾股定理求出,进而得到线面角的正弦值.

解:(1)证明1:连接BD交AC于点O,取中点,连接

因为分别是的中点, 所以,      

又         ,所以             2分

因为分别是的中点,

所以,同理可得        4分

 所以,平面平面

又因为平面,故平面.      6分

证明2:作AH垂直BC交BC于H

建立如图的空间直角坐标系O-XYZ,

令AD=PA=2,则AB=1

所以

中点, 所以     2分

设面AFC的一个法向量,又

,

所以 

      4分

所以

所以  故平面.                              6分

(2)解1:因为,所以

过C作AD的垂线,垂足为H,则,所以平面PAD.

为PC与平面PAD所成的角.                  9分

,则

所以,即为所求.                 12分

解2:作AH垂直BC交BC于H,建立如图的空间直角坐标系O-XYZ,

令AD=PA=2,则AB=1,所以          8分

因为,所以面PCD的一个法向量为       10分

令PC与平面PAD所成的角为,则

故PC与平面PAD所成角的正弦值为.    12分.

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题型:简答题
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简答题

如图,四边形ABEF和四边形ABCD均是直角梯形,∠FAB=∠DAB=90°,AF=AB=BC=2,AD=1,FA⊥CD.

(1)证明:在平面BCE上,一定存在过点C的直线l与直线DF平行;

(2)求二面角F­CD­A的余弦值.

正确答案

(1)见解析   (2)

解:(1)证明:由已知得,BE∥AF,BC∥AD,BE∩BC=B,AD∩AF=A,

∴平面BCE∥平面ADF.

设平面DFC∩平面BCE=l,则l过点C.

∵平面BCE∥平面ADF,平面DFC∩平面BCE=l,

平面DFC∩平面ADF=DF.

∴DF∥l,即在平面BCE上一定存在过点C的直线l,使得DF∥l.

(2)∵FA⊥AB,FA⊥CD,AB与CD相交,

∴FA⊥平面ABCD.

故以A为原点,AD,AB,AF分别为x轴,y轴,z轴建立空间直角坐标系,如图.由已知得,D(1,0,0),C(2,2,0),F(0,0,2),

=(-1,0,2),=(1,2,0).

设平面DFC的一个法向量为n=(x,y,z),

不妨设z=1.

则n=(2,-1,1),不妨设平面ACD的一个法向量为m=(0,0,1).

∴cos〈m,n〉=

由于二面角F­CD­A为锐角,

∴二面角F­CD­A的余弦值为.

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