- 空间图形的公理
- 共46题
如图,在三棱柱中,各个侧面均是边长为
的正方形,
为线段
的中点。
(1)求证:⊥平面
;
(2)求证:直线∥平面
;
(3)设为线段
上任意一点,在
内的平面区域(包括边界)是否存在点
,使
,并说明理由。
正确答案
见解析
解析
(1)证明:因为三棱柱的侧面是正方形,
所以,
.
所以底面
。
因为底面
,所以
。
由已知可得,底面为正三角形。
因为是
中点,所以
。
因为,所以
平面
。 ……… 5分
(2)证明:如图,连接交
于点
,连接
。
显然点为
的中点。
因为是
中点, 所以
,
又因为平面
,
平面
,
所以直线平面
。 ……… 10分
(3)在内的平面区域(包括边界)存在一点
,使
。
此时点是在线段
上. 证明如下:
过作
交线段
于
,
由(1)可知平面
,而
平面
,
所以。
又,
,所以
平面
。
又平面
,所以
。 ……… 14分
知识点
设m、n是两条不同的直线,是两个不同的平面,以下命题正确的是 ( )
正确答案
解析
举反例否定A、B、C
排除A、B、C
或直接据D推断,选“D”。
知识点
如图,三棱柱ABC-A1B1C1的侧棱AA1⊥底面ABC,∠ACB=90°,E是棱CC1的中点,F是AB的中点,AC=BC=1,AA1=2.
(1)求证:CF∥平面AB1E;
(2)求三棱锥C-AB1E在底面AB1E上的高。
正确答案
见解析
解析
(1)取AB1的中点G,连接EG,FG,
∵F、G分别是AB、AB1的中点,∴FG∥BB1,FG=BB1.
∵E为侧棱CC1的中点,∴FG∥EC,FG=EC,∴四边形FGEC是平行四边形,
∴CF∥EG,∵CF⊄平面AB1E,EG⊂平面AB1E,∴CF∥平面AB1E. …… 6分
(2)∵三棱柱ABC-A1B1C1的侧棱AA1⊥底面ABC,∴BB1⊥平面ABC.
又AC⊂平面ABC,∴AC⊥BB1,∵∠ACB=90°,∴AC⊥BC,
∵BB1∩BC=B,∴AC⊥平面EB1C,∴AC⊥CB1,
∴VA-EB1C=S△EB1C·AC=××1=。
∵AE=EB1=,AB1=,∴S△AB1E=,∵VC-AB1E=VA-EB1C,
∴三棱锥C-AB1E在底面AB1E上的高为=. …… 12分
知识点
函数的部分图像如图,则
正确答案
解析
通过观察图像可知函数图像过和
两个固定点,由
可知:
;由
可知,
. 从而
. 故选A.
知识点
如图,在直三棱柱ABC-中 ,AB=BC=B
,
,点E、F分别是棱AB、BC上的动点,且AE=BF。
(1)求证:;
(2)当三棱锥的体积取得最大值时,求
与
所成角的余弦值。
正确答案
见解析
解析
解析:(1)证明:连由题设知侧面
为正方形
又
(6分)
另证:建立空间直角坐标系,证明 (略)
(2)设AE=,则
当且仅当时取等号,此时E、F分别是AB与BC的中点 (8分)
取的中点M连EF、FM,则EF
为平行四边形
与
所成的角就是
,连
(10分)
在中,
根据余弦定理得 (13分)
知识点
如图,在底面为直角梯形的四棱锥P-ABCD中AD∥BC,∠ABC=90°PD⊥平面ABCD,AD=1,AB= ,BC=4。
(1)求证:BD⊥PC;
(2)求直线AB与平面PDC所成的角;
(3)在线段PC上是否存在一点E,使得DE∥平面PAB?若存在,确定点E的位置;若不存在,请说明理由。
正确答案
见解析
解析
(1)证明:在直角△ABD中,AD=1,AB=,所以BD=2
∴∠ABD=30°
∴∠DBC=60°
在△DBC中,CD2=BD2+BC2-2BD×BC×cos60°=4+16-2×2×4×=12
∴BC2=CD2+BD2,
∴BD⊥CD
∵PD⊥平面ABCD,BD⊂平面ABCD
∴PD⊥BD
∵PD∩CD=D
∴BD⊥平面PCD
∵PC⊂平面PCD
∴BD⊥PC;
(2)解:∵PD⊥平面ABCD,PD⊂平面ABCD。
∴平面PDC⊥平面ABCD。
过D作DF∥AB交BC于F,过点F作FG⊥CD交CD于G,则∠FDG为直线AB与平面PDC所成的角。
在Rt△DFC中,∠DFC=90°,DF=,CF=3,
∴tan∠FDG=,∴∠FDG=60°。
即直线AB与平面PDC所成角为60°。
(3)解:存在,且满足
连接EF,∵DF∥AB,∴DF∥平面PAB。
又∵DE∥平面PAB,DE∩DF=D
∴平面DEF∥平面PAB,
∵EF⊂平面DEF,∴EF∥AB。
又∵AD=1,BC=4,BF=1
∴
知识点
如图,平面四边形的4个顶点都在球
的表面上,
为球
的直径,
为球面上一点,且
平面
,
,点
为
的中点。
(1) 证明:平面平面
;
(2)求点到平面
的距离。
正确答案
见解析。
解析
(1) 证明:且
,
则平行且等于
,即四边形
为平行四边形,所以
.
(6分)
(2)由图可知,即
则,即点
到平面
的距离为
. (12分)
知识点
已知向量,
,函数
2(
+
)·
。
(1) 求函数的最小正周期;
(2) 在中,角
的对边分别为
,且
,
。
求外接圆的半径。
正确答案
见解析。
解析
(1) 2(
+
)·
(2)由(1)知,又
∴
又∵A是△ABC的内角,
∴
由余弦定理:
由正弦定理
知识点
如图,在Rt△AOB中,∠OAB= ,斜边AB=4。Rt△AOC可以通过Rt△AOB以直线AO为轴旋转得到,且二面角B-AO-C为直二面角。D是AB的中点。
(1)求证:平面COD⊥平面AOB;
(2)求异面直线AO与CD所成角的大小。
(3)求CD与平面所AOB所成角的最大值.
正确答案
见解析
解析
(1)∵Rt△AOC可以通过Rt△AOB以直线AO为轴旋转得到
∴CO⊥AO,BO⊥AO
又∵二面角B-AO-C是直二面角
∴∠BOC是二面角B-AO-C的平面角
∴∠BOC=90°
∴CO⊥BO,又AO∩BO=O
∴CO⊥平面AOB
∵CO平面COD
∴平面COD⊥平面AOB
(2)作DE⊥OB,垂足为E,连接CE,所以DE∥AO
∴∠CDE是异面直线AO与CD所成的角。
在 Rt△COE中,CO=BO=2,OE=BO=1
∴CE=,又∵DE
=AO=
∴CD=∴在Rt△CDE中,
cos∠CDE=
∴异面直线AO与CD所成角为arcos。
(3)由(I)知,CO⊥平面AOB(这是保证),∴∠CDO是CD与平面AOB所成的角,且tan∠CDO==
显然,当OD最小时,∠CDO最大;.这时,OD⊥AB,垂足为D,在三角形AOB中,
,
,tanCDO=,
∴CD与平面AOB所成最大角的正切值为。
知识点
已知双曲线以及双曲线
的渐近线将第一象限三等分,则双曲线
的离心率为
正确答案
解析
由题可知,双曲线渐近线的倾角为或
,则
或
. 则
或
,故选C.
知识点
扫码查看完整答案与解析