• 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

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===

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题型:简答题
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简答题

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.

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题型:填空题
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填空题

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===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.

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题型:简答题
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简答题

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).

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题型: 单选题
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单选题

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(  )

A30°

B45°

C60°

D60°或120°

正确答案

C

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.

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题型:简答题
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简答题

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;

∴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;

∴在Rt△C1CD中,tan

即二面角C-AB-C1的大小的正切值为2.

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题型:简答题
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简答题

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、C1

∵在三棱柱中,E、F分别为B1C1、AB中点

∴EC1AC,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、C1

∵在三棱柱中,E、F分别为B1C1、AB中点

∴EC1AC,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°.

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题型:简答题
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简答题

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.

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题型: 单选题
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单选题

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(  )

A

B

C

D

正确答案

B

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

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题型:简答题
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简答题

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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