- 直线、平面平行的判定及其性质
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如图所示,在长方体ABCD-A1B1C1D1中,已知BC=AA1=1,AB=2,P是A1B1的中点,则直线PB与平面BB1D1D所成角的大小为______.
正确答案
解析
解:过点P作PH⊥B1D1,交B1D1与点H,连接BH,
由长方体ABCD-A1B1C1D1的结构特征可得:BB1⊥PH,
又因为PH⊥B1D1,B1D1∩BB1=B1,
所以PH⊥平面BB1D1D,
所以∠PBH为直线PB与平面BB1D1D所成的角.
因为AA1=1,AB=2,P是A1B1的中点,
所以BP=;
又因为PH⊥B1D1,并且BC=1,AB=2,P是A1B1的中点,
所以PH=,
所以在△BPH中,sin∠PBH=.
故答案为:.
如图,在底面是矩形的四棱锥P-ABCD中,PA⊥平面ABCD,PA=AB=2,BC=4,E是PD的中点,
(1)求直线BC与平面EAC所成角的正弦值;
(2)求B点到平面EAC的距离.
正确答案
解析
解:(1)根据已知条件知,AB,AD,AP三直线两两垂直,分别以这三直线为x,y,z轴建立空间直角坐标系,则:
A(0,0,0),B(2,0,0),C(2,4,0),D(0,4,0),P(0,0,2),E(0,2,1);
设平面EAC的法向量为,则
;
∴;
∴,取y1=1,则
;
,设直线BC与平面EAC所成角为θ,则:
sinθ=|cos|=
;
∴直线BC与平面EAC所成角的正弦值为;
(2)过B作BO⊥平面EAC,垂足为O,设O(x,y,z),则:,
;
∴;
∴;
∴-2(2-2k)+k-2(-2k)=0;
∴;
∴;
∴;
∴B点到平面EAC的距离为.
△ABC的顶点在平面α内,A、C在α的同一侧,AB、BC与α所成的角分别是30°和45°.若AB=3,BC=,AC=5,则AC与α所成的角为( )
正确答案
解析
解:如图,D是A在面内的射影,
E是C在面内的射影过A作AF⊥BC于F,
则面ADEC与面α垂直,故AC在面内的射影即DE,
直线AC与面α的夹角即AC与DE所成的锐角由作图知,∠CAF的大小即即线面角的大小,
由已知及作图,AB=3,BC=4,∠ABD=30°,∠CBE=45°
∴AD=,CE=4,
由作图知CF=,又AC=5,
在直角三角形AFC中,sin∠CAF==
,
∴∠CAF=30°,即AC与面α所成的角是30°.
故应选C.
如图,四边形ABCD是正方形,点E为边AD的中点,点F在边DC上,且DF=
DC.将△ABE折起到三角形PBE的位置,且平面PBE⊥平面BCDE.
(1)证明:平面PBE⊥平面PEF;
(2)求直线PF与平面BCDE所成的角的正切值.
正确答案
(1)证明:∵点E为边AD的中点,点F在边DC上,且DF=DC,∴∠BEF=90°,∴EF⊥BE,
∵平面PBE⊥平面BCDE,且平面PBE∩平面BCDE=BE,
∴EF⊥平面PBE,
∵EF⊂平面PEF,
∴平面PBE⊥平面PEF.
(2)解:在△PBE中作PO⊥BE,垂足为O,则
∵平面PBE⊥平面BCDE,且平面PBE∩平面BCDE=BE,
∴PO⊥平面PBE,
连接OF,则∠PFO为直线PF与平面BCDE所成的角.
设AB=4,由(1)得PB=4,PE=2,BE=2,PO=
,OE=
AO=
,
∵OE⊥EF,∴EF=,OE=
,
∴OF=,
∴tan∠PFO==
.
解析
(1)证明:∵点E为边AD的中点,点F在边DC上,且DF=DC,∴∠BEF=90°,∴EF⊥BE,
∵平面PBE⊥平面BCDE,且平面PBE∩平面BCDE=BE,
∴EF⊥平面PBE,
∵EF⊂平面PEF,
∴平面PBE⊥平面PEF.
(2)解:在△PBE中作PO⊥BE,垂足为O,则
∵平面PBE⊥平面BCDE,且平面PBE∩平面BCDE=BE,
∴PO⊥平面PBE,
连接OF,则∠PFO为直线PF与平面BCDE所成的角.
设AB=4,由(1)得PB=4,PE=2,BE=2,PO=
,OE=
AO=
,
∵OE⊥EF,∴EF=,OE=
,
∴OF=,
∴tan∠PFO==
.
如图,边长为2的正方形ABCD所在平面为α,PA⊥平面α,PA=2,M、N分别是AD、BC的中点,MQ⊥PD于Q.
(1)求证平面PMN⊥平面PAD;
(2)求PM与平面PCD所成的角的正弦值.
正确答案
解:(1)正方体ABCD中,
∵M、N分别是AD、BC的中点,
∴MN⊥AD
又∵PA⊥平面α,MN⊂α,
∴PA⊥MN,
∴MN⊥平面PAD
又MN⊂平面PAD,平面PMN⊥平面PAD…(5分)
(2)由上可知:MN⊥平面PAD,则CD⊥平面PAD
∴MQ⊥CD,又因为MQ⊥PD,MQ⊥面PCD
∠MPQ是PM与平面PCD所成的角.…(8分)
PA=2,AD=2,则AM=1,PM=
PD=2,MQ=
…(12分)
解析
解:(1)正方体ABCD中,
∵M、N分别是AD、BC的中点,
∴MN⊥AD
又∵PA⊥平面α,MN⊂α,
∴PA⊥MN,
∴MN⊥平面PAD
又MN⊂平面PAD,平面PMN⊥平面PAD…(5分)
(2)由上可知:MN⊥平面PAD,则CD⊥平面PAD
∴MQ⊥CD,又因为MQ⊥PD,MQ⊥面PCD
∠MPQ是PM与平面PCD所成的角.…(8分)
PA=2,AD=2,则AM=1,PM=
PD=2,MQ=
…(12分)
正方形ABCD中,E为AB中点,F为BC中点,将△AED、△BEF及△DCF分别沿DE、EF、DF折起,使A、B、C点重合于P点.
(1)求证:PD⊥EF;
(2)求PD与平面DEF所成角的余弦值的大小.
正确答案
证明:(1)∵DP⊥PF,DP⊥PE
∴DP⊥平面PEF
∴PD⊥EF
(2)取EF中点G,连DG,作PH⊥DG于H
∵E、F为中点
∴△ADE≌△CDF,故DE=DF,从而DG⊥EF
同理:EF⊥PG
又PG∩DG=G
∴EF⊥平面PDG,故EF⊥PH,从而PH⊥平面DEF
∴PD与平面DEF所成角为∠PDG
设正方形ABCD边长为2,则
PD=2,DE=DF=,EF=
,DG=
在Rt△PDG中,
解析
证明:(1)∵DP⊥PF,DP⊥PE
∴DP⊥平面PEF
∴PD⊥EF
(2)取EF中点G,连DG,作PH⊥DG于H
∵E、F为中点
∴△ADE≌△CDF,故DE=DF,从而DG⊥EF
同理:EF⊥PG
又PG∩DG=G
∴EF⊥平面PDG,故EF⊥PH,从而PH⊥平面DEF
∴PD与平面DEF所成角为∠PDG
设正方形ABCD边长为2,则
PD=2,DE=DF=,EF=
,DG=
在Rt△PDG中,
已知四棱锥P-ABCD的底面为菱形,且∠ABC=60°,AB=PC=2,AP=BP=
.
(1)求证:平面PAB⊥平面ABCD
(2)求PD与平面PAB所成角正切值.
正确答案
(1)证明:如图所示,取AB中点E,连PE、CE.
则PE是等腰△PAB的底边上的中线,∴PE⊥AB.
∵PE=1,CE=,PC=2,即PE2+CE2=PC2.
由勾股定理的逆定理可得,PE⊥CE.
又∵AB⊂平面ABCD,CE⊂平面ABCD,且AB∩CE=E,
∴PE⊥平面ABCD.
而PE⊂平面PAB,
∴平面PAB⊥平面ABCD.
(2)解:以AB中点E为坐标原点,EC所在直线为x轴,EB所在直线为y轴,EP所在直线为z轴,建立如图所示的空间直角坐标系.
则A(0,-1,0),C(,0,0),D(
,-2,0),P(0,0,1),
=(
,-2,-1),
=(
,0,0),
∴PD与平面PAB所成角的正弦值为=
,
∴PD与平面PAB所成角正切值为.
解析
(1)证明:如图所示,取AB中点E,连PE、CE.
则PE是等腰△PAB的底边上的中线,∴PE⊥AB.
∵PE=1,CE=,PC=2,即PE2+CE2=PC2.
由勾股定理的逆定理可得,PE⊥CE.
又∵AB⊂平面ABCD,CE⊂平面ABCD,且AB∩CE=E,
∴PE⊥平面ABCD.
而PE⊂平面PAB,
∴平面PAB⊥平面ABCD.
(2)解:以AB中点E为坐标原点,EC所在直线为x轴,EB所在直线为y轴,EP所在直线为z轴,建立如图所示的空间直角坐标系.
则A(0,-1,0),C(,0,0),D(
,-2,0),P(0,0,1),
=(
,-2,-1),
=(
,0,0),
∴PD与平面PAB所成角的正弦值为=
,
∴PD与平面PAB所成角正切值为.
(文)如图,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,CC1与平面A1BD所成的角为α,则cosα的值是( )
正确答案
解析
解:∵AA1∥CC1,CC1与平面A1BD所成的角为α,
∴AA1与平面A1BD所成的角为α,
设正方体的棱长为a,则由等体积可得A到平面A1BD的距离为a,
如图所示,AO′=a,∠AA′O′=α,
∴sinα==
=
,cosα=
故选:B.
若平面α∥平面β,点A,C∈α,点B,D∈β,且AB=48,CD=25,又CD在平面β内的射影长为7,则AB和平面β所成角的度数是______.
正确答案
30°
解析
解:由题意,因为CD=25,CD在β内的射影长为7,所以两平面距离为24,
设AB和平面β所成角的度数为θ
∴sinθ=,
∴θ=30°
故答案为:30°
在正四面体ABCD中,E为AD的中点,连接CE,求CE和平面BCD所成角的正弦值.
正确答案
解:设正四面体ABCD的边长为a,高为AO,
则O为底面正三角形BCD的外心,过E作EF∥AO,交OD于F,
易得EF⊥平面BCD,
则设∠ECF=α,即为CE与平面BCD所成角,
在Rt△ABO中,则BO=a=,AO=
=
a,EF=
AO=
a,
∴sinα==
=
.
解析
解:设正四面体ABCD的边长为a,高为AO,
则O为底面正三角形BCD的外心,过E作EF∥AO,交OD于F,
易得EF⊥平面BCD,
则设∠ECF=α,即为CE与平面BCD所成角,
在Rt△ABO中,则BO=a=,AO=
=
a,EF=
AO=
a,
∴sinα==
=
.
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