- 直线、平面平行的判定及其性质
- 共5998题
如图,平面ABC⊥平面ABD,∠ACB=90°,CA=CB,△ABD是正三角形,则二面角C-BD-A的平面角的正切值为多少.
正确答案
解:取AB的中点O,连接CO,作OH⊥BD,连接CH
∵CA=CB,∴CO⊥AB
∵平面ABC⊥平面ABD,平面ABC∩平面ABD=AB,
∴CO⊥平面ABD,
∵OH⊥BD
∴CH⊥BD
∴∠CHO是二面角C-BD-A的平面角
设CA=2a,则
∵∠ACB=90°,CA=CB,
∴CO=a
∵△ABD是正三角形
∴OH=
∴tan∠CHO==
=
解析
解:取AB的中点O,连接CO,作OH⊥BD,连接CH
∵CA=CB,∴CO⊥AB
∵平面ABC⊥平面ABD,平面ABC∩平面ABD=AB,
∴CO⊥平面ABD,
∵OH⊥BD
∴CH⊥BD
∴∠CHO是二面角C-BD-A的平面角
设CA=2a,则
∵∠ACB=90°,CA=CB,
∴CO=a
∵△ABD是正三角形
∴OH=
∴tan∠CHO==
=
自二面角内一点分别向两个半平面引垂线,求证:它们所成的角与二面角的平面角互补.
正确答案
证明:设二面角M-a-N内一点P,PA⊥平面M于点A,PD⊥平面N于点D,
作DC⊥a于点C,作AB⊥平面N,
∵AB∥PD,点P、A、B、C、D都在同一平面内,
∴点D在BC上,
∵AB⊥平面N、DC⊥a,∴AC⊥a,∠ACD是二面角M-a-N的平面角,
∵四边形APDC中,∠PDC=∠PAC=Rt∠,∴∠APD+∠ACD=180°
即自二面角内一点分别向两个半平面引垂线,它们所成的角与二面角的平面角互补.
解析
证明:设二面角M-a-N内一点P,PA⊥平面M于点A,PD⊥平面N于点D,
作DC⊥a于点C,作AB⊥平面N,
∵AB∥PD,点P、A、B、C、D都在同一平面内,
∴点D在BC上,
∵AB⊥平面N、DC⊥a,∴AC⊥a,∠ACD是二面角M-a-N的平面角,
∵四边形APDC中,∠PDC=∠PAC=Rt∠,∴∠APD+∠ACD=180°
即自二面角内一点分别向两个半平面引垂线,它们所成的角与二面角的平面角互补.
三棱锥V-ABC中,AB=AC=10,BC=12,各侧面与底面所成的二面角都是45°,则棱锥的侧面积是______,高是______.
正确答案
48
3
解析
a或者2a
解:取BC中点M,连接AM,
∵AB=AC=10,
∴AM垂直于BC,AM=8,
S△ABC=×BC×AM=48,
由各侧面与底面成的二面角都是45°,
设二面角θ,,S侧=
=
=48
设VP垂直于面ABC于P,
∵各侧面与底面成的二面角都是45°,
即P为△ABC内心,设半径为R,
则S△ABC=×(BC+AB+AC)R=16R=48,
R=3,
∴VP=R•tan45°=3.
棱锥的高:3.
故答案为:48;3.
如图,梯形ABCD中,CD∥AB,
,E是AB的中点,将△ADE沿DE折起,使点A折到点P的位置,且二面角P-DE-C的大小为120°
(1)求证:DE⊥PC;
(2)求点D到平面PBC的距离;
(3)求二面角D-PC-B的大小.
正确答案
解:(1)连接EC,
∵E是AB的中点,∴,
又∵,∴DC∥EB且DC=EB
∴CD∥AE且CD=AE,
∴四边形ADCE为平行四边形,
又AD=DC,∴四边形ADCE是菱形.
连接AC交DE于F,连接PF,
则DE⊥AC,DE⊥PF,
∵AC∩PF=F,∴DE⊥平面PFC.
又∵PC⊂平面PFC,∴DE⊥PC.
( 2)∵DE∥BC,DE在平面PBC外,
∴DE∥面PBC,∴D点到面PBC的距离即为点F到面PBC的距离,过点F作FG⊥PC,垂足为G,
∵DE⊥面PCF,∴BC⊥面PCF∴面PBC⊥面PCF,∴FG⊥面PBC,
∴FG的长即为点F到面PBC的距离,菱形ADCE中,AF=FC,
∴,∵∠PFC=120°,∴∠FPC=∠FCP=30°,
∴
(3)取PB的中点G,连HG,可知∠DHG为所求二面角,,
,
在直角三角形DHO中,,又因为GH⊥面POC,
∴GH⊥OH.
(或).
解析
解:(1)连接EC,
∵E是AB的中点,∴,
又∵,∴DC∥EB且DC=EB
∴CD∥AE且CD=AE,
∴四边形ADCE为平行四边形,
又AD=DC,∴四边形ADCE是菱形.
连接AC交DE于F,连接PF,
则DE⊥AC,DE⊥PF,
∵AC∩PF=F,∴DE⊥平面PFC.
又∵PC⊂平面PFC,∴DE⊥PC.
( 2)∵DE∥BC,DE在平面PBC外,
∴DE∥面PBC,∴D点到面PBC的距离即为点F到面PBC的距离,过点F作FG⊥PC,垂足为G,
∵DE⊥面PCF,∴BC⊥面PCF∴面PBC⊥面PCF,∴FG⊥面PBC,
∴FG的长即为点F到面PBC的距离,菱形ADCE中,AF=FC,
∴,∵∠PFC=120°,∴∠FPC=∠FCP=30°,
∴
(3)取PB的中点G,连HG,可知∠DHG为所求二面角,,
,
在直角三角形DHO中,,又因为GH⊥面POC,
∴GH⊥OH.
(或).
在锐二面角α-l-β中,A∈α,AB⊥β于B,BC⊥α于C,若AB=6,BC=3.则锐二面角α-l-β的平面角的大小为( )
正确答案
解析
解:由题意可得图象如图所示:
因为二面角α-l-β中,AB⊥β于B,所以AB⊥l,
同理BC⊥l,所以l⊥平面ABC.
设平面ABC交直线l与点O,
所以点A、C、O共线,所以锐二面角α-l-β的平面角为∠AOB.
在△ABC中,AB⊥BC,AB=6,BC=3,
故∠BAO=30°,
∴∠AOB=60°,
所以锐二面角α-l-β的平面角的大小为60°.
故选C.
如图所示,在正三棱柱ABC-A1B1C1中,AB=1,CC1=
.
(1)求证:A1B1∥平面ABC;
(2)求二面角C-AB-C1的大小的正切值.
正确答案
解:(1)证明:正三棱柱的两底面互相平行,即平面A1B1C1∥平面ABC;
又A1B1⊂平面A1B1C1;
∴A1B1∥平面ABC;
(2)如图,取AB的中点D,连接CD,C1D;
∵AC=BC,AC1=BC1;
∴CD⊥AB,C1D⊥AB;
∴∠C1DC为二面角C-AB-C1的平面角;
根据题意,△ABC为等边三角形,边长为1,∴;
CC1⊥底面ABC,CD⊂底面ABC;
∴CC1⊥CD;
又;
∴在Rt△C1CD中,tan;
即二面角C-AB-C1的大小的正切值为2.
解析
解:(1)证明:正三棱柱的两底面互相平行,即平面A1B1C1∥平面ABC;
又A1B1⊂平面A1B1C1;
∴A1B1∥平面ABC;
(2)如图,取AB的中点D,连接CD,C1D;
∵AC=BC,AC1=BC1;
∴CD⊥AB,C1D⊥AB;
∴∠C1DC为二面角C-AB-C1的平面角;
根据题意,△ABC为等边三角形,边长为1,∴;
CC1⊥底面ABC,CD⊂底面ABC;
∴CC1⊥CD;
又;
∴在Rt△C1CD中,tan;
即二面角C-AB-C1的大小的正切值为2.
如图,直三棱柱AC1中,CC1⊥平面ABC,AB=BC=2,AC=2
,BB1=
,E、F分别为A1C1、AB的中点.
(Ⅰ)求证:EF∥平面BCC1B1;
(Ⅱ)求二面角E-AB-C平面角的大小.
正确答案
(Ⅰ)证明:取BC中点M,连接FM、C1M
∵在三棱柱中,E、F分别为B1C1、AB中点
∴EC1∥AC,FM∥
AC∴EC1∥FM
∴四边形EFMC1为平行四边形,则EF∥MC1
又∵EF⊄平面BCC1B1,MC1⊂平面BCC1B
∴EF∥平面BCC1B1…(5分)
(Ⅱ)解:取AC中点N,连接EN、FN
∴EN∥CC1,FN∥BC
∵AB=BC=2,AC=,则AB2+BC2=AC2,即AB⊥BC
∴AB⊥FN
又在直三棱柱中,CC1⊥平面ABC,则EN⊥平面ABC
∴AB⊥EN又FN∩EN=N,
∴AB⊥平面EFN,则AB⊥EF,
∴∠EFN为二面角E-AB-C的平面角,
在Rt△EFN中,tan∠EFN=,
∴∠EFN=60°,即二面角E-AB-C的平面角为60°.
解析
(Ⅰ)证明:取BC中点M,连接FM、C1M
∵在三棱柱中,E、F分别为B1C1、AB中点
∴EC1∥AC,FM∥
AC∴EC1∥FM
∴四边形EFMC1为平行四边形,则EF∥MC1
又∵EF⊄平面BCC1B1,MC1⊂平面BCC1B
∴EF∥平面BCC1B1…(5分)
(Ⅱ)解:取AC中点N,连接EN、FN
∴EN∥CC1,FN∥BC
∵AB=BC=2,AC=,则AB2+BC2=AC2,即AB⊥BC
∴AB⊥FN
又在直三棱柱中,CC1⊥平面ABC,则EN⊥平面ABC
∴AB⊥EN又FN∩EN=N,
∴AB⊥平面EFN,则AB⊥EF,
∴∠EFN为二面角E-AB-C的平面角,
在Rt△EFN中,tan∠EFN=,
∴∠EFN=60°,即二面角E-AB-C的平面角为60°.
已知三棱柱ABC-A1B1C1中,底面ABC为等腰直角三角形,侧楼AA1⊥底面ABC,AB=BC=CC1=4,N为AC的中点,M为BC的中点.
(1)求证:A1B1∥平面MNC1
(2)求二面角C1-MN-C的正切值的大小.
正确答案
(1)证明:∵N为AC的中点,M为BC的中点,
∴MN∥AB,
∵ABC-A1B1C1是三棱柱,
∴A1B1∥AB,
∴A1B1∥MN,
∵A1B1⊄平面MNC1,MN⊂平面MNC1,
∴A1B1∥平面MNC1;
(2)解:由题意,∠C1MC是二面角C1-MN-C的平面角.
∵BC=CC1=4,M为BC的中点,
∴二面角C1-MN-C的正切值为2.
解析
(1)证明:∵N为AC的中点,M为BC的中点,
∴MN∥AB,
∵ABC-A1B1C1是三棱柱,
∴A1B1∥AB,
∴A1B1∥MN,
∵A1B1⊄平面MNC1,MN⊂平面MNC1,
∴A1B1∥平面MNC1;
(2)解:由题意,∠C1MC是二面角C1-MN-C的平面角.
∵BC=CC1=4,M为BC的中点,
∴二面角C1-MN-C的正切值为2.
若正三棱锥的侧面都是直角三角形,则侧面与底面所成二面角的余弦值是( )
正确答案
解析
解:以正三棱锥O-ABC的顶点O为原点,OA,OB,OC为x,y,z轴建系,
设侧棱长为1,
则A(1,0,0),B(0,1,0),C(0,0,1),
侧面OAB的法向量为=(0,0,1),
底面ABC的法向量为=(
,
,
),
∴cos<,
>=
=
.
故选B
如图,在底面是菱形的四棱锥P-ABCD中,∠ABC=60°,PA=AC=a,PB=PD=
a,点E在PD上,且PE:ED=2:1.
(Ⅰ)求证:BD⊥平面PAC;
(Ⅱ)求二面角B-PA-D的大小;
(Ⅲ)在棱PC上是否存在一点F,使BF∥平面AEC?证明你的结论.
正确答案
解:设BD∩AC=O,则
∵ABCD是菱形,PB=PD,
∴BD⊥PO,BD⊥AC,
∵AC∩PO=O,
∴BD⊥平面PAC;
(Ⅱ)∵PA=AC=a,PB=PD=a,∠ABC=60°,
∴AB=BC=AC=a,∠PAB=∠PAD=90°,
∴∠BAD为二面角B-PA-D的平面角,
∴二面角B-PA-D的大小为120°;
(Ⅲ)设F为PC中点,取PE中点G,连接FG、BG
设AC、BD交于O,连接OE
由PG=GE,PF=FC得GF∥EC
由DO=OB,DE=EG得OE∥BG
∴平面BGF∥平面AEC
∴BF∥平面AEC
∴F是PC中点时,BF∥平面AEC.
解析
解:设BD∩AC=O,则
∵ABCD是菱形,PB=PD,
∴BD⊥PO,BD⊥AC,
∵AC∩PO=O,
∴BD⊥平面PAC;
(Ⅱ)∵PA=AC=a,PB=PD=a,∠ABC=60°,
∴AB=BC=AC=a,∠PAB=∠PAD=90°,
∴∠BAD为二面角B-PA-D的平面角,
∴二面角B-PA-D的大小为120°;
(Ⅲ)设F为PC中点,取PE中点G,连接FG、BG
设AC、BD交于O,连接OE
由PG=GE,PF=FC得GF∥EC
由DO=OB,DE=EG得OE∥BG
∴平面BGF∥平面AEC
∴BF∥平面AEC
∴F是PC中点时,BF∥平面AEC.
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