- 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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