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题型:简答题
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简答题 · 14 分

如图(6),四棱锥S—ABCD的底面是正方形,侧棱SA⊥底面ABCD,过A作AE垂直SB交SB于E点,作AH垂直SD交SD于H点,平面AEH交SC于K点,且AB=1,SA=2。

(1)设点P是SA上任一点,试求的最小值;

(2)求证:E、H在以AK为直径的圆上;

(3)求平面AEKH与平面ABCD所成的锐二面角的余弦值。

正确答案

见解析。

解析

(1)

将侧面SAB绕侧棱SA旋转到与侧面SAD在同一平面内,如右图示,

则当B、P、H三点共线时,取最小值,这时,

最小值即线段BH的长,

,则

中,∵,∴,

在三角形BAH中,有余弦定理得:

(2)证明:∵SA⊥底面ABCD,∴SA⊥BC,又AB⊥BC,

∴BC⊥平面SAB,又平面SAB,∴EA⊥BC,

又∵AE⊥SB,∴AE⊥平面SBC ,

平面SBC,∴EA⊥EK,

同理 AH⊥KH,∴E、H在以AK为直径的圆上

(3)方法一:如图,以A为原点,分别以AB、AD、AS所在的直线为x、y、z轴,建立空间直角坐标系如图示,

则S(0,0,2),C(1,1,0),由(1)可得AE⊥SC,AH⊥SC,∴SC⊥平面AEKH,

为平面AEKH的一个法向量,

为平面ABCDF的一个法向量,

设平面AEKH与平面ABCD所成的锐二面角的平面角为

∴平面AEKH与平面ABCD所成的锐二面角的余弦值

【方法二:

可知,故,

又∵面AEKH,

面AEKH,  ∴面AEKH.

设平面AEKH平面ABCD=l,∵面AEKH,

∵BD⊥AC,∴⊥AC,

又BD⊥SA,∴BD⊥平面SAC,又平面SAC,

∴BD⊥AK, ∴⊥AK,

为平面AEKH与平面ABCD所成的锐二面角的一个平面角,

∴平面AEKH与平面ABCD所成的锐二面角的余弦值为

知识点

平面与平面垂直的判定与性质
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题型:简答题
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简答题 · 14 分

如图,四棱锥的底面为正方形,侧面底面为等腰直角三角形,且分别为底边和侧棱的中点。

(1)求证:∥平面

(2)求证:平面

(3)求二面角的余弦值。

正确答案

见解析

解析

(1)证明:取的中点,连接.

因为分别是的中点,

所以是△的中位线.

所以,且

又因为的中点,且底面为正方形,

所以,且.

所以,且

所以四边形是平行四边形。

所以

平面平面

所以平面。                                    ……………4分

(2)证明: 因为平面平面

,且平面平面

所以平面

所以

又因为为正方形,所以

所以两两垂直.

以点为原点,分别以轴,建立空间直角坐标系(如图)。

由题意易知

,则

,,

因为

所以

又因为相交于,所以平面。     …………… 9分

(3)易得

设平面的法向量为,则

所以

,则

由(2)可知平面的法向量是

所以 .

由图可知,二面角的大小为锐角,

所以二面角的余弦值为。      ……………14分

知识点

平面与平面垂直的判定与性质
1
题型:简答题
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简答题 · 12 分

如图,在四棱锥中,底面是边长为的正方形,侧面底面,且,分别为的中点.

(1)求证:平面; 

(2) 求证:面平面

(3)在线段上是否存在点,使得二面角的余弦值为?说明理由.

正确答案

见解析。

解析

(1)证明:连结,由正方形性质可知, 相交于的中点,

也为中点,中点.

所以在中,//

平面,平面,

所以平面

(2)证明:因为平面平面, 平面

为正方形,,平面,所以平面.

平面,所以.

,所以是等腰直角三角形,且,即.

,且,所以.

, 所以面

(3)取的中点,连结,,因为,所以.

又侧面底面,平面平面,  所以平面,

分别为的中点,所以,又是正方形,故,[来源:学.科.网Z.X.X

为原点,建立空间直角坐标系,

则有,,,,,

若在上存在点使得二面角的余弦值为 ,连结,设,

,由(Ⅱ)知平面的法向量为,

设平面的法向量为.则,即,解得

,得,来源:学.科.网]

所以,解得(舍去).

所以,线段上存在点(),使得二面角的余弦值为.

知识点

直线与平面平行的判定与性质平面与平面垂直的判定与性质线面角和二面角的求法
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题型: 单选题
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单选题 · 5 分

是两条不同的直线,是两个不同的平面,则下列命题正确的是

A

B

C

D

正确答案

D

解析

知识点

命题的真假判断与应用直线与平面平行的判定与性质直线与平面垂直的判定与性质平面与平面垂直的判定与性质
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题型:简答题
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简答题 · 12 分

等边三角形ABC的边长为3,点D、E分别是边AB、AC上的点,且满足(如图1)。将折起到的位置,使二面角成直二面角,连结(如图2).

(1)求证:平面BCED;

(2)在线段BC上是否存在点P,使直线与平面所成的角为?若存在,求出PB的长,若不存在,请说明理由.

正确答案

见解析

解析

知识点

直线与平面垂直的判定与性质平面与平面垂直的判定与性质线面角和二面角的求法
下一知识点 : 直线、平面垂直的综合应用
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