- 直线的方向向量
- 共206题
已知四棱锥的底面
是正方形,
底面
,
是
上的任意一点.
(1)求证:平面平面
;
(2)当时,求二面角
的大小.
正确答案
(1)证明详见解析;(2).
试题分析:(1)证明平面内的直线
垂直平面
内的两条相交直线
,即可证明平面
平面
;(2)为方便计算,不妨设
,先以
为原点,
所在的直线分别为
轴建立空间直角坐标系,写给相应点的坐标,然后分别求出平面
和平面
的一个法向量,接着计算出这两个法向量夹角的余弦值,根据二面角的图形与计算出的余弦值,确定二面角的大小即可.
试题解析:(1)底面
,所以
2分
底面是正方形,所以
4分
所以平面
又
平面
所以平面平面
5分
(2)证明:点为坐标原点,
所在的直线分别为
轴,建立空间直角坐标系,设
由题意得,
,
6分
,又
设平面的法向量为
,则
,令
,则
, 8分
,
设平面的法向量为
,则
,令
,则
10分
设二面角的平面角为
,则
.
显然二面角的平面角为
为钝角,所以
即二面角的大小为
12分.
四棱锥S-ABCD中,底面ABCD为平行四边形,侧面SBC底面ABCD.已知
ABC=45o,AB=2,BC=2
,SA=SB=
.
(1)证明:SABC;
(2)求直线SD与平面SAB所成角的正弦值.
正确答案
(1)详见解析,(2).
试题分析:(1)已知条件为面面垂直,因此由面面垂直性质定理转化为线面垂直. 作,由侧面
底面
,得
平面
.证明线线垂直,有两个思路,一是通过线面垂直转化,二是利用空间向量计算.本题考虑到第二小题,采取空间向量方法. 利用空间向量以算代证,关键正确表示各点及对应向量的坐标,利用空间向量数量积进行论证.(2)利用空间向量求线面角,关键正确求出平面的一个法向量,利用两向量夹角的余弦值的绝对值等于线面角的正弦值的等量关系进行求解.
试题解析:(1)作,垂足为
,连结
,
由侧面底面
,
得平面
..2
因为,所以
3
又,
为等腰直角三角形,
4
如图,以为坐标原点,
为
轴正向,建立直角坐标系
.
,
,
,
,
6
,
,
,所以
8
(2)设为平面SAB的法向量
则 得
所以
令x=1 10
12
与平面
所成的角与
与
所成的角互余.
所以,直线与平面
所成的角正弦值为
13
如图,在三棱锥P-ABC中,PA=PB=AB=2,BC=3,∠ABC=90°,平面PAB⊥平面ABC,D、E分别为AB、AC中点.
(Ⅰ)求证:DE∥平面PBC;
(Ⅱ)求证:AB⊥PE;
(Ⅲ)求二面角A-PB-E的大小.
正确答案
(Ⅰ)由D、E分别为AB、AC中点,得DE∥BC .可得DE∥平面PBC
(Ⅱ)连结PD,由PA=PB,得PD ⊥ AB. DE∥BC,BC ⊥ AB,推出DE ⊥ AB.
AB⊥平面PDE,得到AB⊥PE .
(Ⅲ)证得PD平面ABC 。
以D为原点建立空间直角坐标系。
二面角的A-PB-E的大小为.
试题分析:(Ⅰ)D、E分别为AB、AC中点,\DE∥BC .
DEË平面PBC,BCÌ平面PBC,∴DE∥平面PBC
(Ⅱ)连结PD, PA=PB, PD ⊥ AB. DE∥BC,BC ⊥ AB,
DE ⊥ AB.又
AB⊥平面PDE,PEÌ平面PDE,
AB⊥PE . 6分
(Ⅲ)平面PAB平面ABC,平面PAB
平面ABC=AB,PD
AB,
PD
平面ABC. 7分
如图,以D为原点建立空间直角坐标系
B(1,0,0),P(0,0,
),E(0,
,0) ,
=(1,0,
),
="(0,"
,
).
设平面PBE的法向量,
令 得
.
DE⊥平面PAB,平面PAB的法向量为
.
设二面角的A-PB-E大小为
由图知,,
,
二面角的A-PB-E的大小为.
点评:典型题,立体几何题,是高考必考内容,往往涉及垂直关系、平行关系、角、距离、体积的计算。在计算问题中,有“几何法”和“向量法”。利用几何法,要遵循“一作、二证、三计算”的步骤,本题利用空间向量,简化了证明及计算过程。
已知,
且
,则
的值为
正确答案
-4
试题分析:由于,
且
所以
即
.所以
所以
.故填-4.本小题考查空间向量的平行,根据两个向量的坐标对应成比例即可得结论.区别对待平面内向量的平行.
如图所示,平行六面体ABCD—A1B1C1D1中,以顶点A为端点的三条棱长度都为1,且两
两夹角为60°.
(1)求AC1的长;
(2)求BD1与AC夹角的余弦值.
正确答案
(1) AC1的长为 (2) AC与BD1夹角的余弦值为
记=a,
=b,
=c,
则|a|=|b|=|c|=1,〈a,b〉=〈b,c〉=〈c,a〉=60°,
∴a·b=b·c=c·a=.
(1)||2=(a+b+c)2
=a2+b2+c2+2(a·b+b·c+c·a)
=1+1+1+2×(+
+
)=6,
∴||=
,即AC1的长为
.
(2)=b+c-a,
=a+b,
∴||=
,|
|=
,
·
=(b+c-a)·(a+b)
=b2-a2+a·c+b·c=1.
∴cos〈,
〉=
=
.
∴AC与BD1夹角的余弦值为.
扫码查看完整答案与解析