• 直线、平面平行的判定及其性质
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题型:简答题
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简答题

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

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题型:填空题
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填空题

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:

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题型:填空题
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填空题

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°.

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题型:简答题
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简答题

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°.

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题型: 单选题
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单选题

在矩形ABCD中,AB=1,BC=,PA⊥面ABCD,PA=1,则PC与面ABCD所成的角是(  )

A30°

B45°

C60°

D90°

正确答案

A

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.

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题型:填空题
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填空题

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

设直线C1B与侧面ACC1A1所成角为θ,

sinθ=|cos<>|=||=

故答案为:

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题型:简答题
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简答题

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

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题型:填空题
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填空题

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:

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题型:简答题
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简答题

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)

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题型:简答题
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简答题

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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