- 空间直角坐标系
- 共468题
棱长为1的正方体和它的外接球与一个平面相交得到的截面是一个圆及它的内接正三角形,那么球心到截面的距离等于 ▲ .
正确答案
略
如题14图,面为
的中点,
为
内的动点,且
到直线
的距离为
则
的最大值为________________.
正确答案
60°
略
等边三角形的边长为
,沿平行于
的线段
折起,使平面
平面
,设点
到直线
的距离为
,
的长为
.
(1)为何值时,
取得最小值,最小值是多少;
(2)若,求
的最小值.
正确答案
(1)当
时,
取得最小值
.
(2),当
时,
取得最小值
如图(1)为折叠前对照图,图(2)为折叠后空间图形,
平面
平面
,
又,
平面
.
.
中,
,
,
故,
当
时,
取得最小值
.
(2),
,
在等腰△
中,
由余弦定理得.
即,当
时,
取得最小值
.
(本小题满分12分,(Ⅰ)问5分,(Ⅱ)问7分)
如题(19)图,在四棱锥中,
且
;平面
平面
,
;
为
的中点,
。求:
(Ⅰ)点到平面
的距离;
(Ⅱ)二面角的大小。
正确答案
(Ⅰ)
(Ⅱ)
解法一:(Ⅰ)因为AD//BC,且,所以
,从而A点到平面
的距离等于D点到平面
的距离。
因为平面故
,从而
,由AD//BC,得
,又由
知
,从而
为点A到平面
的距离,因此在
中
。
(Ⅱ)如答(19)图1,过E电作,交
于点G,又过G点作
,交AB于H,故
为二面角
的平面角,记为
,过E点作EF//BC,交
于点F,连结GF,因平面
,故
。
由于E为BS边中点,故,在
中,
,因
,又
,
故由三垂线定理的逆定理得,从而又可得
因此而在
中,
在中,
可得
,故所求二面角的大小为
。
解法二:
(Ⅰ)如答(19)图2,以S(O)为坐标原点,射线OD,OC分别为x轴,y轴正向,建立空间
坐标系,设,因平面
即点A在xoz平面上,因此。
又,
因AD//BC,故BC⊥平面CSD,即BCS与平面yOx重合,从而点A到平面BCS的距离为。
(Ⅱ)易知C(0,2,0),D(,0,0)。因E为BS的中点,ΔBCS为直角三角形,
知。
设B(0,2, ),
>0,则
=2,故B(0,2,2),所以E(0,1,1)。
在CD上取点G,设G(),使GE⊥CD。
由故
①
又点G在直线CD上,即,由
=(
),则有
②
联立①、②,解得G=,
故=
,又由AD⊥CD,所以二面角E-CD-A的平面角为向量
与向量
所成的角,记此角为
。
因为=
,
,所以
,故所求的二面角的大小为
。
已知在直三棱柱ABC-A1B1C1中,AB=4,AC=BC=3,D为AB的中点.
(Ⅰ)求异面直线CC1和AB的距离;
(Ⅱ)若AB1⊥A1C,求二面角A1-CD-B1的平面角的余弦值.
正确答案
(Ⅰ); (Ⅱ)
.
试题分析:(Ⅰ) 在直三棱柱ABC-A1B1C1中, AC=BC=3,D为AB的中点,易知CD⊥AB.又侧棱垂直底面,从而有CC1⊥CD,即CD为异面直线CC1和AB的距离,计算其长度即可;(Ⅱ)易证CD垂直于侧面,从而CD⊥DA1,CD⊥DB1,故∠A1DB1为所求的二面角A1-CD-B1的平面角.再根据相关条件求出△A1DB1各边,从而利用余弦定理求出所求角的余弦值即可.
试题解析:(Ⅰ)因AC=BC,D为AB的中点,故CD⊥AB.
又直三棱柱中,CC1⊥面ABC,故CC1⊥CD,所以异面直线CC1和AB的距离为CD==
.
5分
(Ⅱ)由CD⊥AB,CD⊥BB1,故CD⊥面A1ABB1,从而CD⊥DA1,CD⊥DB1,故∠A1DB1为所求的二面角A1-CD-B1的平面角. 8分
又CD⊥,AB1⊥A1C,所以AB1⊥平面
,从而
,
都与
互余,因此
,所以
∽
,因此
=
,得
.从而A1D=
=2
,B1D=A1D=2
,
所以在△A1DB1中,由余弦定理得. 12分
求函数y=+
的最小值.
正确答案
因为y=+
,
所以函数y是x轴上的点P(x,0)与两定点A(0,3)、B(4,5)距离之和.
y的最小值就是|PA|+|PB|的最小值.
由平面几何知识可知,若A关于x轴的对称点为A′(0,-3),
则|PA|+|PB|的最小值等于|A′B|,
即=4
.
所以ymin=4.
在平面直角坐标系xoy中,给定三点,点P到直线BC的距离是该点到直线AB,AC距离的等比中项。(Ⅰ)求点P的轨迹方程;(Ⅱ)若直线L经过
的内心(设为D),且与P点的轨迹恰好有3个公共点,求L的斜率k的取值范围。
正确答案
直线L的斜率k的取值范围是有限集
Ⅰ)直线AB、AC、BC的方程依次为。点
到AB、AC、BC的距离依次为
。依设,
,即
,化简得点P的轨迹方程为
圆S: ......5分
(Ⅱ)由前知,点P的轨迹包含两部分
圆S: ① 与双曲线T:
②
因为B(-1,0)和C(1,0)是适合题设条件的点,所以点B和点C在点P的轨迹上,且点P的轨迹曲线S与T的公共点只有B、C两点。
的内心D也是适合题设条件的点,由
,解得
,且知它在圆S上。直线L经过D,且与点P的轨迹有3个公共点,所以,L的斜率存在,设L的方程为
③
(i)当k=0时,L与圆S相切,有唯一的公共点D;此时,直线平行于x轴,表明L与双曲线有不同于D的两个公共点,所以L恰好与点P的轨迹有3个公共点。......10分
(ii)当时,L与圆S有两个不同的交点。这时,L与点P的轨迹恰有3个公共点只能有两种情况:
情况1:直线L经过点B或点C,此时L的斜率,直线L的方程为
。代入方程②得
,解得
。表明直线BD与曲线T有2个交点B、E;直线CD与曲线T有2个交点C、F。故当
时,L恰好与点P的轨迹有3个公共点。 ......15分
情况2:直线L不经过点B和C(即),因为L与S有两个不同的交点,所以L与双曲线T有且只有一个公共点。即方程组
有且只有一组实数解,消去y并化简得
该方程有唯一实数解的充要条件是
④
或 ⑤ .解方程④得
,解方程⑤得
。
综合得直线L的斜率k的取值范围是有限集。
在空间直角坐标系中,解答下列各题:
(1)在x轴上求一点P,使它与点P0(4,1,2)的距离为;
(2)在xOy平面内的直线x+y=1上确定一点M,使它到点N(6,5,1)的距离最小.
正确答案
(1)设点P的坐标是(x,0,0),
由题意|P0P|=,
即=
,
∴(x-4)2=25.解得x=9或x=-1.
∴点P坐标为(9,0,0)或(-1,0,0).先设点M(x,1-x,0),然后利用空间两点的距离公式表示出距离,最后根据二次函数研究最值即可.
(2)设点M(x,1-x,0)
则|MN|==
∴当x=1时,|MN|min=.
∴点M的坐标为(1,0,0)时到点N(6,5,1)的距离最小.
求下列两点间的距离:
(1)A(1,1,0),B(1,1,1);
(2)C(-3,1,5),D(0,-2,3).
正确答案
(1)由空间两点间的距离公式可得|AB|==1;
(2)同(1)可得|CD|==
如图所示,在直三棱柱ABC-A1B1C1中,底面为直角三角形,∠ACB=90°,AC=6,BC=CC1=,P是BC1上一动点,则CP+PA1的最小值是________.
正确答案
5
将△BCC1沿BC1线折到面A1C1B上,如图.连结A1Q即为CP+PA1的最小值,过点Q作QD⊥A1C1交延长线于D点,△BQC1为等腰直角三角形,所以QD=1,C1D=1,A1D=A1C1+C1D=7.所以A1Q=.
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