- 空间直角坐标系
- 共468题
已知圆,直线
.设圆
上到直线
的距离等于
的点的个数为
,则
________.
正确答案
.
试题分析:设直线与直线
的距离为
,则
,解得
或
,直线
与圆
相交,则直线
与圆
的两个公共点到直线
的距离为
,直线
与圆
相交,则直线
与圆
的两个交点到直线
的距离也为
,因此
.
(已知椭圆
经过点
其离心率为
.
(Ⅰ)求椭圆的方程;
(Ⅱ)设直线与椭圆
相交于A、B两点,以线段
为邻边作平行四边形OAPB,其中顶点P在椭圆
上,
为坐标原点.求
到直线
距离的最小值.
正确答案
(Ⅰ);(Ⅱ)
试题分析:(Ⅰ)由离心率为,得
①,又过点
,得
②,联立①②求
;
(Ⅱ)直线和圆锥曲线的位置关系问题,一般会根据已知条件结合韦达定理列式确定参数的值或者取值范围,设直线:
,联立椭圆方程,消去
,得关于
的二次方程,设
,利用韦达定理将点
的坐标表示出来,
,因为
在椭圆
上,代入椭圆方程,得
的等式①,点
到直线
的距离为
,联立①得关于
,或
的函数,进而求其最小值,再考虑斜率不存在时的情况,求最小值,然后和斜率存在时候的最小值比较大小,得结论.
试题解析:(Ⅰ)由已知,所以
, ① 又点
在椭圆
上,所以
, ② 由①②解之得
,故椭圆
的方程为
;
(Ⅱ)当直线有斜率时,设
时,则由
消去得
,
, ③
设则
,由于点
在椭圆
上,所以
,从而
,化简得
,经检验满足③式,又点
到直线
的距离为:
,并且仅当
时等号成立;当直线
无斜率时,由对称性知,点
一定在
轴上,从而
点为
,直线
为
,所以点
到直线
的距离为1,所以点
到直线
的距离最小值为
.
如图,四棱锥中,
都是边长为
的等边三角形.
(I)证明:
(II)求点A到平面PCD的距离.
正确答案
(I)见解析(II)1
(Ⅰ)证明:取BC的中点E,连结DE,则ABED为正方形.
过P作PO⊥平面ABCD,垂足为O.
连结OA,OB,OD,OE.
由和
都是等边三角形知PA=PB=PD,
所以OA=OB=OD,即点O为正方形ABED对角线的交点,
故,从而
.
因为O是BD的中点,E是BC的中点,
所以OE//CD.因此.
(Ⅱ)解:取PD的中点F,连结OF,则OF//PB.
由(Ⅰ)知,,故
.
又,
,
故为等腰三角形,因此
.
又,所以
平面PCD.
因为AE//CD,平面PCD,
平面PCD,所以AE//平面PCD.
因此O到平面PCD的距离OF就是A到平面PCD的距离,而,
所以A至平面PCD的距离为1.
(1)解题的关键是辅助线的添加,取BC的中点E是入手点,然后借助三垂线定理进行证明;(2)求点面距的求解方法比较多,在解题过程中,如何根据题设条件恰当选择相适应的方法是比较棘手的问题。根据解题经验,总结下面常用的技巧:(1)若直接能够确定点在平面的射影,可考虑用直接法,找出点面距.一般在一些规则的几何体中,顶点在底面的射影比较容易确定.如有时要利用两个平面垂直的性质,在其中一个平面内作两个平面交线的垂线即得;(2)如果能够构造出三棱锥,要找的点面距恰好是三棱锥的高,此时利用等体积法比较简单,但是应该明确另一个顶点到对应底面的距离和底面面积两个量,才能顺利求解,计算过程较为麻烦,但是不用添加辅助线找垂线段. (3)若不易找出射影位置,可考虑利用转移的方法,即把不易求的点到平面的距离借助转移手法,变为求另外一点到平面的距离,然后通过这两点到平面的距离的数量关系求得所求距离的方法,常用的手段有平行转移和等比例转移.
【考点定位】本题考查线线垂直的证明和二面角的求解,考查学生的空间想象能力和计算能力。
如图,已知三棱锥的侧棱
两两垂直,且
,
,
是
的中点。
(1)求异面直线与
所成角的余弦值;
(2)求直线和平面
的所成角的正弦值。
(3)求点E到面ABC的距离。
正确答案
(1);(2)
;(3)
.
试题分析:由于本题中有两两垂直,故可建立空间直角坐标系,利用向量法求解异面直线所成的角,直线与平面所成的角,点到平面的距离,要注意异面直线所成的角只能是锐角或直角.
试题解析:(1)以为原点,
、
、
分别为
、
、
轴建立空间直角坐标系.
则有、
、
、
3分
COS<>
4分
所以异面直线与
所成角的余弦为
5分
(2)设平面的法向量为
则
, 7分
则, 8分
故BE和平面的所成角的正弦值为
9分
(3)E点到面ABC的距离
所以E点到面ABC的距离为 12分
(本小题满分12分)已知矩形ABCD的边长,一块直角三角板
PBD的边
,且
,如图.
(1)要使直角三角板PBD能与平面ABCD垂直放置,求
的长;
(2)在(1)的条件下,求二面角的平面角的余弦值.
正确答案
解:(1)在中,
,
且
,
则,过
作
交
于
,可知
,
∴,
, …………………………4分
∴
同理, ……………………………6分
(2)如图,建立空间直角坐标系,
,
,
设是平面
的法向量
则
解得,又
平面
,
∴ ……………………………12分
略
求倾斜角是45°,并且与原点的距离是5的直线的方程.
正确答案
,或
试题分析:求出倾斜角是45°的直线的斜率,设出直线方程,利用原点与直线的距离为5,求出直线方程中的未知数,即可确定直线方程.
试题解析:
因直线斜率为tan45°=1,可设直线方程,化为一般式
,
由直线与原点距离是5,得,
所以直线方程为,或
.
在三棱锥S-ABC中,△ABC是边长为4的正三角形,平面SAC⊥平面ABC,,
、
分别为
、
的中点.
(1)求二面角的余弦值;
(2)求点到平面
的距离.
正确答案
(1);(2)
.
试题分析:(1)本题中取中点
,将会出现许多垂直,这正是我们解题时需要的结果,由于
,则
,由于平面
平面
,则
平面
,
是正三角形,则
,有了这些垂直后,就可以建立空间直角坐标系(以
为原点,
分别为
轴),写出相应点的坐标,计算所需向量的坐标,设
分别是二面角的两个面的法向量,则二面角的余弦值,就等于
(或者其相反数,这要通过图形观察确定);(2)设平面
的法向量是
,则点
以平面
的距离为
.
试题解析:⑴取中点
,连结
、
.∵
,
,
∴,
.∵平面
平面
,
平面平面
,∴
平面
,∴
.
如图所示建立空间直角坐标系,则
,
,
,
∴.
∴.
设为平面
的一个法向量,
则,
取,则
,∴
,
又为平面
的一个法向量,
,即二面角
的余弦值为
.
(2)由⑴得,又
为平面
的一个法向量,
,
∴点到平面
的距离
.
原点到直线的距离
.
正确答案
试题分析:原点到直线的距离
.
△ABC的三个顶点A、B、C到平面的距离分别为2 c
m、3 cm、4 cm,且A,B,C在平面
的同侧,则△ABC的重心到平面
的距离为___________。
正确答案
3,
略
已知点A(-2,3,4),在y轴上求一点B,使|AB|=7,则点B的坐标为______.
正确答案
设B(0,y,0),则
∵点A(-2,3,4),|AB|=7,
∴=7
∴y=3±
∴B(0,3±,0)
故答案为:(0,3±,0)
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