- 平面与平面垂直的判定与性质
- 共123题
如图6所示,平面平面
,且四边形
为矩形,四边形
为直角梯形,
,
,
,
。
(1)求证平面
;
(2)求平面与平面
所成锐二面角的余弦值;
(3)求直线与平面
所成角的余弦值。
正确答案
见解析。
解析
(法一)(1)
取中点为
,连接
、
,
且
,
,则
且
,
四边形
为矩形,
且
,
且
,
,则
。
平面
,
平面
,
平面
。
(2)过点作
的平行线交
的延长线
于,连接
,
,
,
,
,
,
,
四点共面。
四边形
为直角梯形,四边形
为矩形,
,
,又
,
平面
,
,
又平面
平面
,
为平面
与平面
所成锐二面角的平面角。
,
。
即平面与平面
所成锐二面角的余弦值为
。
(3)
过点作
于
,连接
,
根据(2)知
,
,
,
四点共面,
,
,
,
又,
平面
,
,则
。
又,
平面
。
直线
与平面
所成角为
。
,
,
,
,
,
。
即直线与平面
所成角的余弦值为
。
(法二)(1)
四边形
为直角梯形,四边形
为矩形,
,
,
又平面
平面
,且
平面平面
,
平面
。
以为原点,
所在直线为
轴,
所在直线为
轴,
所在直线为
轴建立如图所示空间直角坐标系。
根据题意我们可得以下点的坐标:
,
,
,
,
,
, 则
,
。
,
,
为平面
的一个法向量。
又,
平面
。
(2)设平面的一个法向量为
,则
,
,
, 取
,得
。
平面
,
平面
一个法向量为
,
设平面与平面
所成锐二面角的大小为
,
则。
因此,平面与平面
所成锐二面角的余弦值为
。
(3)根据(2)知平面一个法向量为
,
,
,
设直线与平面
所成角为
,则
。
因此,直线与平面
所成角的余弦值为
。
知识点
已知平面、
和直线
,给出条件:①
;②
;③
;④
;⑤
.由这五个条件中的两个同时成立能推导出
的是( )
正确答案
解析
略
知识点
如图,在四棱锥中,底面
为矩形,
平面
,
,
,
是
中点,
为
上一点。
(1)求证:平面
;
(2)当为何值时,二面角
为
.
正确答案
见解析
解析
(1)因为平面
,
平面
,所以
.
因为是矩形,所以
.
因为,所以
平面
.
因为平面
,所以
.
因为,
是
中点,所以
.
因为,所以
平面
.…………………6分
(2)解:因为平面
,
,
所以以为坐标原点,
所在直线为
轴建立空间直角坐标系,设
,则
,
.
所以.
设平面的法向量为
,
则 所以
令,得
,
,
所以.
平面的法向量为
.
所以.
所以.
所以当时,二面角
为
. …………………14分
知识点
棱长为1的正方体及其内部一动点
,集合
,则集合
构成的几何体表面积为 .
正确答案
解析
知识点
如图,正方形与梯形
所在的平面互相垂直,
,
∥
,
,
,
为
的中点。
(1)求证:∥平面
;
(2)求证:平面平面
;
(3)求平面与平面
所成锐二面角的余弦值。
正确答案
见解析。
解析
(1)证明:取中点
,连结
,在△
中,
分别为
的中点,所以
∥
,且
,由已知
∥
,
,所以
∥
,且
,所以四边形
为平行四边形,
所以∥
。
又因为平面
,且
平面
,
所以∥平面
,
(2)证明:在正方形中,
,又因为
平面平面
,且平面
平面
,
所以平面
,所以
。
在直角梯形中,
,
,可得
。
在△中,
,所以
。
所以平面
。
又因为平面
,所以平面
平面
。
(3)(方法一)延长和
交于
,在平面
内过作
于
,连结
,由平面
平面
,
∥
,
,平面
平面
=
,
得,于是
。
又,
平面
,所以
,
于是就是平面
与平面
所成锐二面角的
平面角。
由,得
.
又,于是有
.
在中,
.
所以平面与平面
所成锐二面角的余弦值为
,………14分
(方法二)
由(2)知平面
,且
。
以为原点,
所在直线分别为
轴,建立空间直角坐标系,易得
.平面
的一个法向量为
.设
为平面
的一个法向量,因为
,
所以
,令
,得
。
所以为平面
的一个法向量, ……12分
设平面与平面
所成锐二面角为
,
则,所以平面
与平面
所成锐二面角的余弦值为
,
知识点
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