- 直线、平面平行的判定及其性质
- 共5998题
在三棱柱ABC-A1B1C1中,CC1⊥平面ABC,∠ACB=90°,AB=2,BC=1,AA1=
.
(1)求证:A1C⊥平面AB1C1;
(2)求A1B1与平面AB1C1所成的角的正弦值.
正确答案
解:(1)∵△ABC中,∠ACB=90°,AB=2,BC=1,
∴AC==
∵三棱柱ABC-A1B1C1中,CC1⊥平面ABC,AC⊂平面ABC
∴CC1⊥AC,得四边形AA1C1C为矩形,
∵AA1=AC=,可得四边形AA1C1C为正方形
∴AC1⊥A1C,
∵B1C1⊥A1C1,B1C1⊥C1C,且A1C1∩C1C=C1,
∴B1C1⊥平面AA1C1C,
∵A1C⊂平面AA1C1C,∴B1C1⊥A1C
∵B1C1、AC1是平面AB1C1内的相交直线,∴A1C⊥平面AB1C1;
(2)设AC1、A1C的交点为O,连结B1O
∵A1C⊥平面AB1C1,即A10⊥平面AB1C1,∴∠A1B1O就是A1B1与平面AB1C1所成的角
∵正方形AA1C1C的边长AC=,∴A10=
AC=
∵Rt△A1B1C1中,A1B1=AB=3,
∴sin∠A1B1O==
,即A1B1与平面AB1C1所成的角的正弦值等于
.
解析
解:(1)∵△ABC中,∠ACB=90°,AB=2,BC=1,
∴AC==
∵三棱柱ABC-A1B1C1中,CC1⊥平面ABC,AC⊂平面ABC
∴CC1⊥AC,得四边形AA1C1C为矩形,
∵AA1=AC=,可得四边形AA1C1C为正方形
∴AC1⊥A1C,
∵B1C1⊥A1C1,B1C1⊥C1C,且A1C1∩C1C=C1,
∴B1C1⊥平面AA1C1C,
∵A1C⊂平面AA1C1C,∴B1C1⊥A1C
∵B1C1、AC1是平面AB1C1内的相交直线,∴A1C⊥平面AB1C1;
(2)设AC1、A1C的交点为O,连结B1O
∵A1C⊥平面AB1C1,即A10⊥平面AB1C1,∴∠A1B1O就是A1B1与平面AB1C1所成的角
∵正方形AA1C1C的边长AC=,∴A10=
AC=
∵Rt△A1B1C1中,A1B1=AB=3,
∴sin∠A1B1O==
,即A1B1与平面AB1C1所成的角的正弦值等于
.
如图,二面角C-EF-G的大小是60°,线段AB在平面EFGH上,B在EF上,AB与EF所成的角为30°,则AB与平面CDEF所成的角的正弦值是______.
正确答案
解析
解:过点A作平面CDEF的垂线,垂足为C,在平面CDEF内过C作EF的垂线,垂足为D,连接AD,则由三垂线定理可知AD⊥EF,
故∠ADC为二面角C-EF-G的平面角,为60°
又由已知,∠ABD=30°,连接CB,则∠ABC为AB与平面CDEF所成的角
设AD=2,则AC=,CD=1,所以AB=4,
所以sin∠ABC==
.
故答案为:.
已知三棱柱ABC-A1B1C1的侧棱与底面垂直,体积为,底面是边长为
的正三角形.若P为底面A1B1C1的中心,则PA与平面ABC所成的角的大小为______.
正确答案
60°
解析
解:如图所示,
∵AA1⊥底面A1B1C1,∴∠APA1为PA与平面A1B1C1所成角,
∵平面ABC∥平面A1B1C1,∴∠APA1为PA与平面ABC所成角.
∵=
=
.
∴V三棱柱ABC-A1B1C1==
AA1,解得
.
又P为底面正三角形A1B1C1的中心,∴A1P==1,
在Rt△AA1P中,tan∠APA1==
,
∴∠APA1=60°.
故答案为:60°.
如图,四棱锥S一ABCD中,已知AD∥BC,∠ADC=90°,∠BAD=135°,AD=DC=
,SA=SC=SD=2.
(I)求证:AC⊥SD;
(Ⅱ)求SB与平面ABCD所成的角的余弦值.
正确答案
解:(I)如图所示,作SO⊥平面ABCD,垂足为O点.
∵SA=SC=SD,∴O点为△ACD的外心.
∴∠ADC=90°.
∴O点为斜边AC的中点.
∴DO⊥AC,SO⊥AC.
∵SO∩OD=O,
∴AC⊥平面SOD,
∴AC⊥SD;
(II)连接OB,由(I)可得:∠SBO为SB与平面ABCD所成的角.
∵AD=DC=,∠ADC=90°.
∴∠DAC=45°=∠ACD,AC=2.
∴SO=.
∵∠BAD=135°,∴∠BAC=90°,
∵BC∥AD,∴∠BCD=90°.
∴∠ACB=45°.
∴AB=AC=2.
∴OB==
=
.
∴∠ABC=45°.
∴SB与平面ABCD所成的角为45°.
解析
解:(I)如图所示,作SO⊥平面ABCD,垂足为O点.
∵SA=SC=SD,∴O点为△ACD的外心.
∴∠ADC=90°.
∴O点为斜边AC的中点.
∴DO⊥AC,SO⊥AC.
∵SO∩OD=O,
∴AC⊥平面SOD,
∴AC⊥SD;
(II)连接OB,由(I)可得:∠SBO为SB与平面ABCD所成的角.
∵AD=DC=,∠ADC=90°.
∴∠DAC=45°=∠ACD,AC=2.
∴SO=.
∵∠BAD=135°,∴∠BAC=90°,
∵BC∥AD,∴∠BCD=90°.
∴∠ACB=45°.
∴AB=AC=2.
∴OB==
=
.
∴∠ABC=45°.
∴SB与平面ABCD所成的角为45°.
在矩形ABCD中,AB=1,BC=,PA⊥面ABCD,PA=1,则PC与面ABCD所成的角是( )
正确答案
解析
解:连接AC,如图所示:
因为PA⊥面ABCD,
所以∠PAC是PC与面ABCD所成的角,即为所求角.
因为在矩形ABCD中,AB=1,BC=,
所以AC=,
又因为PA=1,
所以tan∠PAC=,
所以PC与面ABCD所成的角∠PAC是30°.
故选A.
在三棱柱ABC-A1B1C1中,已知 BC=1,BB1=2,∠BAC=30°,∠BCC1=90°,AB⊥侧面BB1C1C,则直线C1B与侧面ACC1A1所成角的正弦值为______.
正确答案
解析
解:以BA为x轴,以BC为y轴,以BB1为z轴,建立如图所示的空间直角坐标系,
∵BC=1,BB1=2,∠BAC=30°,∠BCC1=90°,AB⊥侧面BB1C1C,
∴A(),B(0,0,0),C(0,1,0),C1(0,1,2),
∴,
,
,
设面ACC1A1的法向量,
则,
∴,
设直线C1B与侧面ACC1A1所成角为θ,
sinθ=|cos<>|=|
|=
.
故答案为:.
三棱锥P-ABC中,侧面PAC与底面ABC垂直,PA=PB=PC=3.
(1)求证AB⊥BC;
(2)如果AB=BC=2,求AC与侧面PBC所成角的大小.
正确答案
解:(1)证明:取AC中点O,连接PO、BO.
∵PA=PC∴PO⊥AC
又∵侧面PAC⊥底面ABC
∴PO⊥底面ABC
又PA=PB=PC∴AO=BO=CO
∴△ABC为直角三角形∴AB⊥BC
(2)解:取BC的中点为M,连接OM,PM,所以有OM=AB=
,AO=
∴
由(1)有PO⊥平面ABC,OM⊥BC,由三垂线定理得PM⊥BC
∴平面POM⊥平面PBC,又∵PO=OM=.
∴△POM是等腰直角三角形,取PM的中点N,连接ON,NC
则ON⊥PM,又∵平面POM⊥平面PBC,且交线是PM,∴ON⊥平面PBC
∴∠OCN即为AC与平面PBC所成的角.
∴∴
.
故AC与平面PBC所成的角为.
解析
解:(1)证明:取AC中点O,连接PO、BO.
∵PA=PC∴PO⊥AC
又∵侧面PAC⊥底面ABC
∴PO⊥底面ABC
又PA=PB=PC∴AO=BO=CO
∴△ABC为直角三角形∴AB⊥BC
(2)解:取BC的中点为M,连接OM,PM,所以有OM=AB=
,AO=
∴
由(1)有PO⊥平面ABC,OM⊥BC,由三垂线定理得PM⊥BC
∴平面POM⊥平面PBC,又∵PO=OM=.
∴△POM是等腰直角三角形,取PM的中点N,连接ON,NC
则ON⊥PM,又∵平面POM⊥平面PBC,且交线是PM,∴ON⊥平面PBC
∴∠OCN即为AC与平面PBC所成的角.
∴∴
.
故AC与平面PBC所成的角为.
已知平行六面体ABCD━A1B1C1D1,底面ABCD是正方形,∠BAA1=∠DAA1=,则棱AA1和底面所成角为______.
正确答案
解析
解:过A1作A1O⊥平面ABCD,垂足为O.
可得∠OAA1就是棱AA1和底面所成角
∵∠BAA1=∠DA A1=,AB=AD,底面ABCD是正方形
∴O在∠BAD的角平分线,即AC上,
∵cos∠BAA1=cos∠BAC•cos∠OAA1,
∴cos∠OAA1==
=
,可得∠OAA1=
即棱AA1和底面所成角等于
故答案为:
如图,在四棱锥E-ABCD中,底面ABCD为正方形,AE⊥平面CDE,已知AE=3,DE=4,∠ADE的余弦值为
.
(1)若F为DE的中点,求证:BE∥平面ACF;
(2)求直线BE与平面ABCD所成角的正弦值.
正确答案
解:(1)证明:连接AC,BD交于O,连OF
∵F为DE中点,O为BD中点,
∴OF∥BE,OF⊂平面ACF,BE⊄平面ACF,
∴BE∥平面ACF.…(6分)
(2)过E作EH⊥AD于H,连接BH,
∵AE⊥平面CDE,CD⊂平面CDE,
∴AE⊥CD,
∵CD⊥AD,AE∩AD=A,AD、AE⊂平面DAE,
∴CD⊥平面DAE,EH⊂平面DAE,
∴CD⊥EH,CD∩AD=D,CD,
AD⊂平面ABCD,EH⊥平面ABCD,BH为BE在平面ABCD内的射影,
∴∠EBH为BE与平面ABCD的所成角的平面角,
在RT△EHB,由勾股定理得底面ABCD的边长AD=5.
又∵CD∥AB,∴AB⊥平面DAE,∴△ABE为直角三角形,∴BE==
,
∴,且
,
在RT△EHB中,.
直线BE与平面ABCD所成角的正弦值为.…(14分)
解析
解:(1)证明:连接AC,BD交于O,连OF
∵F为DE中点,O为BD中点,
∴OF∥BE,OF⊂平面ACF,BE⊄平面ACF,
∴BE∥平面ACF.…(6分)
(2)过E作EH⊥AD于H,连接BH,
∵AE⊥平面CDE,CD⊂平面CDE,
∴AE⊥CD,
∵CD⊥AD,AE∩AD=A,AD、AE⊂平面DAE,
∴CD⊥平面DAE,EH⊂平面DAE,
∴CD⊥EH,CD∩AD=D,CD,
AD⊂平面ABCD,EH⊥平面ABCD,BH为BE在平面ABCD内的射影,
∴∠EBH为BE与平面ABCD的所成角的平面角,
在RT△EHB,由勾股定理得底面ABCD的边长AD=5.
又∵CD∥AB,∴AB⊥平面DAE,∴△ABE为直角三角形,∴BE==
,
∴,且
,
在RT△EHB中,.
直线BE与平面ABCD所成角的正弦值为.…(14分)
在正四棱柱ABCD-A1B1C1D1中,AB=1,AA1=2.
(1)求BC1与平面ABCD所成角的余弦值;
(2)证明:AC1⊥BD;
(3)求AC1与平面ABCD所成角的余弦值.
正确答案
(1)解:由题意,BC1与平面ABCD所成角就是∠C1BC,tan∠C1BC=2,∴cos∠C1BC=;
(2)证明:因为BD⊥AC,BD⊥CC1,AC∩CC1=C,所以BD⊥平面ACC1,∴AC1⊥BD;
(3)解:AC1与平面ABCD所成角就是∠C1AC,
∵正四棱柱ABCD-A1B1C1D1中,AB=1,AA1=2,
∴AC1=,
∴cos∠C1AC==
.
解析
(1)解:由题意,BC1与平面ABCD所成角就是∠C1BC,tan∠C1BC=2,∴cos∠C1BC=;
(2)证明:因为BD⊥AC,BD⊥CC1,AC∩CC1=C,所以BD⊥平面ACC1,∴AC1⊥BD;
(3)解:AC1与平面ABCD所成角就是∠C1AC,
∵正四棱柱ABCD-A1B1C1D1中,AB=1,AA1=2,
∴AC1=,
∴cos∠C1AC==
.
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