• 直线、平面平行的判定及其性质
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题型:填空题
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填空题

正四棱锥的侧棱长与底面边长都是1,则侧棱与底面所成的角为______

正确答案

45°

解析

解:如图,四棱锥P-ABCD中,过P作PO⊥平面ABCD于O,连接AO,

则AO是AP在底面ABCD上的射影.∴∠PAO即为所求线面角,

∵AO=,PA=1,

∴cos∠PAO==.∴∠PAO=45°,即所求线面角为45°.

故答案为45°.

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题型:简答题
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简答题

如图,四边形ABCD为矩形,BC上平面ABE,F为CE上的点,且BF⊥平面ACE.

(1)求证:AE⊥BE;

(2)设点M为线段AB的中点,点N为线段CE的中点.求证:MN∥平面DAE.

(3)若AB=10,AE=6,BC=6,求CE与平面ABCD所成角的正弦值.

正确答案

证明:(1)由题意得:

∴AE⊥BE

(2)设BE中点为P,连接MP,NP,

NP∥BC⇒NP∥AD,MP∥AE,

NP,MP相交,AD,AE相交,

所以平面MNP∥平面ADE

所以MN∥平面ADE

解:(3)过E作G垂直AB,连接GC

易得EG⊥平面ABCD

则∠EGC为EC与平面ABCD所成的角

∵AB=10,AE=6,BC=6,

解析

证明:(1)由题意得:

∴AE⊥BE

(2)设BE中点为P,连接MP,NP,

NP∥BC⇒NP∥AD,MP∥AE,

NP,MP相交,AD,AE相交,

所以平面MNP∥平面ADE

所以MN∥平面ADE

解:(3)过E作G垂直AB,连接GC

易得EG⊥平面ABCD

则∠EGC为EC与平面ABCD所成的角

∵AB=10,AE=6,BC=6,

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题型:简答题
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简答题

[理]如图所示,四棱锥P-ABCD中,AB⊥AD,AD⊥DC,PA⊥底面ABCD,PA=AD=DC=AB=1,M为PC的中点,N点在AB上且AN=NB.

(1)证明:MN∥平面PAD;

(2)求直线MN与平面PCB所成的角.

正确答案

解:(1)证明:过M作ME∥CD交PD于E,连接AE.

∵AN=NB,

∴AN=AB=DC=EM.

又EM∥DC∥AB,∴EM∥AN,且EM=AN

∴AEMN为平行四边形,

∴MN∥AE,又AE⊂平面PAD,MN⊄平面PAD,

∴MN∥平面PAD.

(2)过N点作NQ∥AP交BP于点Q,NF⊥CB交CB于点F,

连接QF,过N点作NH⊥QF交QF于H,连接MH.

易知QN⊥平面ABCD,∴QN⊥BC,而NF⊥BC,

∴BC⊥平面QNF,

∴BC⊥NH,而NH⊥QF,∴NH⊥平面PBC,

∴∠NMH为直线MN与平面PCB所成的角.

通过计算可得MN=AE=,QN=,NF=

∴NH===

∴sin∠NMH==,∴∠NMH=60°.

∴直线MN与平面PCB所成的角为60°.

解析

解:(1)证明:过M作ME∥CD交PD于E,连接AE.

∵AN=NB,

∴AN=AB=DC=EM.

又EM∥DC∥AB,∴EM∥AN,且EM=AN

∴AEMN为平行四边形,

∴MN∥AE,又AE⊂平面PAD,MN⊄平面PAD,

∴MN∥平面PAD.

(2)过N点作NQ∥AP交BP于点Q,NF⊥CB交CB于点F,

连接QF,过N点作NH⊥QF交QF于H,连接MH.

易知QN⊥平面ABCD,∴QN⊥BC,而NF⊥BC,

∴BC⊥平面QNF,

∴BC⊥NH,而NH⊥QF,∴NH⊥平面PBC,

∴∠NMH为直线MN与平面PCB所成的角.

通过计算可得MN=AE=,QN=,NF=

∴NH===

∴sin∠NMH==,∴∠NMH=60°.

∴直线MN与平面PCB所成的角为60°.

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题型:简答题
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简答题

如图,在直三棱柱ABC-A1B1C1中,AC=3,BC=4,AB=5,AA1=4,点D是AB的中点,E为CB1与BC1的交点.

(1)求证:DE∥平面ACC1A1

(2)求直线BC1与平面DB1C所成角的正弦值.

正确答案

(1)证明:∵E为CB1与BC1的交点,∴E为BC1的中点,

又点D是AB的中点,即DE为三角形ABC1的中位线,

∴DE∥AC1

又DE⊄平面ACC1A1

∴DE∥平面AC C1 A1

(2)解:直三棱柱ABC-A1B1C1,底面三边长AC=3,BC=4,AB=5,

∵AC2+BC2=AB2

∴AC⊥BC,而由条件知,AC⊥C1C,且BC⊥C1C=C,

以CA.CB.CC1分别为x,y,z轴建立如图所示空间直角坐标系,

∵AC=3,BC=4,AA1=4,

设平面DB1C的法向量=(x0,y0,z0),

则由

令x0=4,则y0=-3,z0=3,

=(4,-3,3),

又直线BC1与平面DB1C所成角θ的正弦值即直线BC1与平面DB1C的法向量夹角的余弦值,

∴直线BC1与平面DB1C所成角的正弦值为

解析

(1)证明:∵E为CB1与BC1的交点,∴E为BC1的中点,

又点D是AB的中点,即DE为三角形ABC1的中位线,

∴DE∥AC1

又DE⊄平面ACC1A1

∴DE∥平面AC C1 A1

(2)解:直三棱柱ABC-A1B1C1,底面三边长AC=3,BC=4,AB=5,

∵AC2+BC2=AB2

∴AC⊥BC,而由条件知,AC⊥C1C,且BC⊥C1C=C,

以CA.CB.CC1分别为x,y,z轴建立如图所示空间直角坐标系,

∵AC=3,BC=4,AA1=4,

设平面DB1C的法向量=(x0,y0,z0),

则由

令x0=4,则y0=-3,z0=3,

=(4,-3,3),

又直线BC1与平面DB1C所成角θ的正弦值即直线BC1与平面DB1C的法向量夹角的余弦值,

∴直线BC1与平面DB1C所成角的正弦值为

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题型:填空题
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填空题

已知正三棱锥中,侧面和底面所成的角为,则侧棱和底面所成角的余弦值为______

正确答案

解析

解:设正三棱锥为P-ABC,

作正棱锥P-ABC的高PO,作PE垂直于AB,连接OE,则∠PEO为45°,

∴PO=OE,O为底面的中心,

∴CO=AO=BO=2OE,

∴AO=2PO,

∴PA=PO

∴该正三棱锥的侧棱与底面所成角的余弦值为:

故答案为:

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题型:简答题
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简答题

如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是矩形,AD⊥PD,BC=1,PC=2,PD=CD=2.

(1)求异面直线PA与BC所成角的正切值;

(2)证明:平面PDC⊥平面ABCD;

(3)求直线PB与平面ABCD所成角的正弦值.

正确答案

(1)解:如图,在四棱锥P-ABCD中,

因为底面ABCD是矩形,所以AD=BC,且AD∥BC,

又因为AD⊥PD,

故∠PAD为异面直线PA与BC所成角,

在Rt△PDA中,=2,

所以异面直线PA与BC所成角的正切值为2.

(2)证明:由于底面ABCD是矩形,故AD⊥DC,

由于AD⊥PD,CD∩PD=D,

因此AD⊥平面PDC,而AD⊂平面ABCD,所以平面PDC⊥平面ABCD.

(3)解:在平面PDC中,过点P作PE⊥CD于E,连接EB.

由于平面PDC⊥平面ABCD,

而直线CD是平面PDC与平面ABCD的交线,

故PE⊥平面ABCD.

由此得∠PBE为直线PB与平面ABCD所成角,

在△PDC中,

由于PD=CD=2,PC=2,可得∠PCD=30°,

在Rt△PEC中,PE=PCsin30°=

由AD∥BC,AD⊥平面PDC,得BC⊥平面PDC,

因此BC⊥PC.

在Rt△PCB中,PB==

在Rt△PEB中,sin∠PBE==

所以直线PB与平面ABCD所成角的正弦值为

解析

(1)解:如图,在四棱锥P-ABCD中,

因为底面ABCD是矩形,所以AD=BC,且AD∥BC,

又因为AD⊥PD,

故∠PAD为异面直线PA与BC所成角,

在Rt△PDA中,=2,

所以异面直线PA与BC所成角的正切值为2.

(2)证明:由于底面ABCD是矩形,故AD⊥DC,

由于AD⊥PD,CD∩PD=D,

因此AD⊥平面PDC,而AD⊂平面ABCD,所以平面PDC⊥平面ABCD.

(3)解:在平面PDC中,过点P作PE⊥CD于E,连接EB.

由于平面PDC⊥平面ABCD,

而直线CD是平面PDC与平面ABCD的交线,

故PE⊥平面ABCD.

由此得∠PBE为直线PB与平面ABCD所成角,

在△PDC中,

由于PD=CD=2,PC=2,可得∠PCD=30°,

在Rt△PEC中,PE=PCsin30°=

由AD∥BC,AD⊥平面PDC,得BC⊥平面PDC,

因此BC⊥PC.

在Rt△PCB中,PB==

在Rt△PEB中,sin∠PBE==

所以直线PB与平面ABCD所成角的正弦值为

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题型:简答题
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简答题

如图,平面ABCD⊥平面ABEF,ABCD是正方形.ABEF是矩形,G是线段EF的中点,且B点在平面ACG内的射影在CG上.

(1)求证:AG上平面BCG;

(2)求直线BE与平面ACG所成角的正弦值.

正确答案

(1)证明:设B点在平面AGC内的射影为H,则H在CG上,

由BH⊥平面AGC,知BH⊥AG,

∵ABCD为正方形,∴BC⊥AB,又平面ABCD⊥平面ABEF,

∴BC⊥平面ABEF,又AG⊂平面ABEF,

∴BC⊥AG,又BH、BC⊂平面BCG,

∴AG⊥平面BCG;

(2)解:延长AG、BE交于K,连HK,

因为BH⊥面ACG,所以∠KHB即为直线BE与平面ACG所成角.

由(1)知,⊥平面,故AG⊥BG,

∵AF=BE=AB,BG=AB,

∴BH===AB.

∴sin∠KHB==

∴直线BE与平面ACG所成角为arcsin

解析

(1)证明:设B点在平面AGC内的射影为H,则H在CG上,

由BH⊥平面AGC,知BH⊥AG,

∵ABCD为正方形,∴BC⊥AB,又平面ABCD⊥平面ABEF,

∴BC⊥平面ABEF,又AG⊂平面ABEF,

∴BC⊥AG,又BH、BC⊂平面BCG,

∴AG⊥平面BCG;

(2)解:延长AG、BE交于K,连HK,

因为BH⊥面ACG,所以∠KHB即为直线BE与平面ACG所成角.

由(1)知,⊥平面,故AG⊥BG,

∵AF=BE=AB,BG=AB,

∴BH===AB.

∴sin∠KHB==

∴直线BE与平面ACG所成角为arcsin

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题型: 单选题
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单选题

平面α的斜线l与它在这个平面上射影l′的方向向量分别为=(1,0,1),=(0,1,1),则斜线l与平面α所成的角为(  )

A30°

B45°

C60°

D90°

正确答案

C

解析

解:l与α所成的角为a与b所成的角(或其补角),

∵cos<>==,且<

∴<a,b>=60°.

故答案为:60°.

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题型: 单选题
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单选题

设P是△ABC所在平面α外一点,H是P在α内的射影,且PA,PB,PC与α所成的角相等,则H是△ABC的(  )

A内心

B外心

C垂心

D重心

正确答案

B

解析

解:∵PA,PB,PC与α所成的角相等,H是P在α内的射影,

∴HA=HB=HC

∴H为三角形的外心.

故选:B.

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题型:填空题
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填空题

等腰直角三角形ABC的斜边AB在平面α内,若AC与α所成角为30°,则斜边上的中线CM与α所成的角为______

正确答案

45°

解析

解:设AC=a,因为三角形ABC等腰直角三角形,所以AB=

因为CM是斜边上的中线,

所以CM=

过点C作CO⊥α,交α于点O,连接OA,OM,所以OC⊥OA,OC⊥OM,

所以AC与α所成角为∠CAO并且等于30°,MC与α所成角为∠CMO.

因为在△ACO中,AC=a,∠CAO=30°,OC⊥OA,

所以OC=

又因为在△COM中有OC⊥OM,CM=

所以sin∠CMO=

所以∠CMO=45°.

故答案为:45°.

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