- 直线、平面平行的判定及其性质
- 共5998题
如果正四棱锥的对角线和侧面所形成的角为30°,底面边长为a,则它的体积是______.
正确答案
解析
解:作图如右图,
取AB的中点E,连结OE、SE,
作OF⊥SE于点F,连结BF,
∵SO⊥AB,OE⊥AB,
∴AB⊥平面SOE,
又∵OF⊂平面SOE,
∴AB⊥OF,
又∵OF⊥SE,
∴OF⊥平面SAB,
则∠FBO=30°,
∴OF=OB=
a=
a,
在Rt△FOE中,又∵OE=,
故∠SEO=45°,
故SO=OE=,
故其体积为V=×a2×
=
.
故答案为:.
如图,在多面体ABCDEF中,底面ABCD是边长为2的菱形,∠BAD=60°,四边形BDEF是矩形,平面BDEF⊥平面ABCD,BF=3,G和H分别是CE和CF的中点.
(Ⅰ)求证:平面BDGH∥平面AEF;
(Ⅱ)求CF与平面BDEF所成角的正弦值.
正确答案
(Ⅰ)证明:在△CEF中,因为G,H分别是CE,CF的中点,
所以GH∥EF,
又因为GH⊄平面AEF,EF⊂平面AEF,
所以GH∥平面AEF.
设AC∩BD=0,连接OH,
在△ACF中,因为OA=OC,CH=HF,
所以OH∥AF,
又因为OH⊄平面AEF,AF⊂平面AEF,
所以OH∥平面AEF.
又因为OH∩GH=H,OH,GH⊂平面BDGH,
所以平面BDGH∥平面AEF;
(Ⅱ)解:连接OF,则
因为底面ABCD是边长为2的菱形,∠BAD=60°,
所以AC⊥BD,OC=,BD=1,
因为四边形BDEF是矩形,BF=3,
所以OF=,
所以CF=,
因为AC⊥BD,AC⊥FB,FB∩BD=B,
所以OC⊥平面BDEF
所以CF与平面BDEF所成角的正弦值为=
.
解析
(Ⅰ)证明:在△CEF中,因为G,H分别是CE,CF的中点,
所以GH∥EF,
又因为GH⊄平面AEF,EF⊂平面AEF,
所以GH∥平面AEF.
设AC∩BD=0,连接OH,
在△ACF中,因为OA=OC,CH=HF,
所以OH∥AF,
又因为OH⊄平面AEF,AF⊂平面AEF,
所以OH∥平面AEF.
又因为OH∩GH=H,OH,GH⊂平面BDGH,
所以平面BDGH∥平面AEF;
(Ⅱ)解:连接OF,则
因为底面ABCD是边长为2的菱形,∠BAD=60°,
所以AC⊥BD,OC=,BD=1,
因为四边形BDEF是矩形,BF=3,
所以OF=,
所以CF=,
因为AC⊥BD,AC⊥FB,FB∩BD=B,
所以OC⊥平面BDEF
所以CF与平面BDEF所成角的正弦值为=
.
正方体ABCD-A1B1C1D1中,过两条棱的平面中,与直线AD1成30°角的平面的个数是( )
正确答案
解析
解:如图,
正方体ABCD-A1B1C1D1中,由正方体的性质知,AD1与上下底面成45°角;
AD1与前后面成45°角;AD1在左侧面内,AD1和右侧面平行;
AD1与过A1B1和DC的平面垂直,AD1在过AB与D1C1的平面内;
设AB1∩A1B=E,则AE⊥平面A1BCD1,连结D1E,则∠AD1E为AD1与平面A1BCD1所成的角,
在Rt△AED1中,由AD1=2AE,得∠AD1E=30°;
同理求得,AD1与平面DBB1D1所成的角AD1F=30°;
AD1与平面ACC1A1所成的角D1AH=30°;
AD1与平面AB1C1D所成的角D1AG=30°.
∴正方体ABCD-A1B1C1D1中,过两条棱的平面中,与直线AD1成30°角的平面是:
平面A1BCD1、平面DBB1D1、平面ACC1A1、平面AB1C1D共4个.
故选:C.
在棱长为1的正方体ABCD-A1B1C1D1中,若点P为△BCD的重心,则D1P与平面ADD1A1所成角的大小为______.
正确答案
arctan
解析
解:过P作PE⊥AD交AD于E点,
因为平面ABCD⊥平面ADD1A1,所以直线PE⊥平面ADD1A1,所以∠ED1P为D1P与平面ADD1A1所成角;
因为P为三角形BCD的重心,则P分B到CD中点的连线为2:1
因为PE⊥AD,CD⊥AD,所以PE∥CD,所以E点分AD长度为2:1,即AE=2ED
延长EP交BC于F,记BD于PE的交点为G
因为EF∥CD,且BP为中线,所以有FP=PG=CD.
设立方体棱长为3,则有ED=1,PE=2,∴D1E=
在△ED1P中,tan∠ED1P==
=
∴D1P与平面ADD1A1所成角的大小为arctan
故答案为:arctan
正三棱柱ABC-A1B1C1中,AB=4,AA1=2,D为A1B1的中点,则AD与平面ACC1A1所成角等于 ______.
正确答案
解析
解:在平面A1B1C1内过点D作DF⊥A1C1于F,连接AF,
∵三棱柱是正三棱柱知DF⊥平面AA1C1C,
∴∠DAF即为AD与平面ACC1A1所成的角,
AB=4,AA1=2,D为A1B1的中点,
在Rt△AFD中可求得AD=2,DF=
,所以∠DAF=
.
故答案为:
在正方体ABCD-A1B1C1D1中,直线AC1与平面ABCD所成的角为θ,则sinθ=______.
正确答案
解析
解:设正方体的棱长为1,则AC1=
∵C1C⊥平面ABCD
∴∠C1AC为直线AC1与平面ABCD所成的角,即θ
∴sinθ==
=
故答案为:
如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是菱形,∠BAD=60°,AB=2,PA=1,PA⊥平面ABCD,点E是PC的中点,F是AB的中点.
(1)求证:BE∥平面PDF;
(2)求直线BE与平面PAD所成角的正弦值.
正确答案
证明:(1)取PD的中点为M,连接ME,MF,
∵E是PC的中点,
∴ME是△PCD的中位线.
∴ME∥CD,ME=CD.
又∵F是AB的中点,且由于ABCD是菱形,
∴AB∥CD,AB=CD,
∴ME∥FB,且ME=FB.
∴四边形MEBF是平行四边形,
∴BE∥MF.
∵BE⊄平面PDF,MF⊂平面PDF,
∴BE∥平面PDF.
解:(2)由(1)得BE∥MF,
∴直线BE与平面PAD所成角就是直线MF与平面PAD所成角.
过F做FH⊥AD,垂足为H,连MH
∵PA⊥平面ABCD
∴面PAD⊥平面ABCD
又∵面PAD∩平面ABCD=AD,FH⊥AD
∴FH⊥面PAD
∴∠FMH是直线MF与平面PAD所成的线面角
又底面ABCD是菱形,∠BAD=60°,AB=2,F是AB的中点
∴DF=,FH=
又∵PH=,PD=
∴PH⊥DF
∴MF=,sin∠FMH=
=
.
∴直线BE与平面PAD所成的线面角的正弦值为.
解析
证明:(1)取PD的中点为M,连接ME,MF,
∵E是PC的中点,
∴ME是△PCD的中位线.
∴ME∥CD,ME=CD.
又∵F是AB的中点,且由于ABCD是菱形,
∴AB∥CD,AB=CD,
∴ME∥FB,且ME=FB.
∴四边形MEBF是平行四边形,
∴BE∥MF.
∵BE⊄平面PDF,MF⊂平面PDF,
∴BE∥平面PDF.
解:(2)由(1)得BE∥MF,
∴直线BE与平面PAD所成角就是直线MF与平面PAD所成角.
过F做FH⊥AD,垂足为H,连MH
∵PA⊥平面ABCD
∴面PAD⊥平面ABCD
又∵面PAD∩平面ABCD=AD,FH⊥AD
∴FH⊥面PAD
∴∠FMH是直线MF与平面PAD所成的线面角
又底面ABCD是菱形,∠BAD=60°,AB=2,F是AB的中点
∴DF=,FH=
又∵PH=,PD=
∴PH⊥DF
∴MF=,sin∠FMH=
=
.
∴直线BE与平面PAD所成的线面角的正弦值为.
在正方体ABCD-A1B1C1D1中,直线AD1与平面ABCD所成的角的大小为______.
正确答案
45°
解析
解:∵正方体ABCD-A1B1C1D1中,
∴D1D⊥平面ABCD,
∴直线AD是直线AD1在平面ABCD内的射影,
∴∠D1AD=α,就是直线AD1平面ABCD所成角,
在直角三角形AD1AD中,
AD1=D1D,
∴∠AD1AD=45°
故答案为:45°
如图,在三棱锥P-ABC中,AB=AC=4,D、E、F分别为PA、PC、BC的中点,BE=3,平面PBC⊥平面ABC,BE⊥DF.
(Ⅰ)求证:BE⊥平面PAF;
(Ⅱ)求直线AB与平面PAF所成的角.
正确答案
(Ⅰ)证明:连结AF,
∵AB=AC,F为BC的中点,
∴AF⊥BC,…(1分)
又平面PBC⊥平面ABC,且平面PBC∩平面ABC=BC,
∴AF⊥平面PBC.…(2分)
又∵BE⊂平面PBC,
∴AF⊥BE.…(5分)
又∵BE⊥DF,DF∩AF=F,
∴BE⊥平面PAF.…(5分)
(Ⅱ)解:设BE∩PF=H,连AH,由(Ⅰ)可知AH为AB在平面PAF上的射影,
∴∠HAB为直线AB与平面PAF所成的角.…( 7分)
∵E、F分别为PC、BC的中点,
∴H为△PBC的重心,又BE=3,
∴BH=…( 9 分)
在Rt△ABH中,…( 10 分)
∴AB与平面PAF所成的角为30°.…(12分)
解析
(Ⅰ)证明:连结AF,
∵AB=AC,F为BC的中点,
∴AF⊥BC,…(1分)
又平面PBC⊥平面ABC,且平面PBC∩平面ABC=BC,
∴AF⊥平面PBC.…(2分)
又∵BE⊂平面PBC,
∴AF⊥BE.…(5分)
又∵BE⊥DF,DF∩AF=F,
∴BE⊥平面PAF.…(5分)
(Ⅱ)解:设BE∩PF=H,连AH,由(Ⅰ)可知AH为AB在平面PAF上的射影,
∴∠HAB为直线AB与平面PAF所成的角.…( 7分)
∵E、F分别为PC、BC的中点,
∴H为△PBC的重心,又BE=3,
∴BH=…( 9 分)
在Rt△ABH中,…( 10 分)
∴AB与平面PAF所成的角为30°.…(12分)
四棱锥P-ABCD的底面ABCD是正方形,且顶点P在底面ABCD的射影为底面的中心,若|AB|=a,棱锥体积为,则侧棱AP与底面ABCD所成的角是______.
正确答案
解析
解:设P到底面的距离为h,则
∵|AB|=a,棱锥体积为,
∴=
,
∴h=a,
设侧棱AP与底面ABCD所成的角为α,则tanα==
,
∴α=.
故答案为:.
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