- 用向量证明线线、线面、面面的垂直、平行关系
- 共1400题
(本小题10分)如图已知在三棱柱ABC——A1B1C1中,AA1⊥面ABC,AC=BC,M、N、P、Q分别是AA1、BB1、AB、B1C1的中点.
(1) 求证:面PCC1⊥面MNQ;
(2) 求证:PC1∥面MNQ。
正确答案
见解析。
本试题主要是考查了面面垂直的运用以及线面平行的证明综合运用。
(1)因为AC=BC, P是AB的中点 ∴AB⊥PC ∵AA1⊥面ABC,CC1∥AA1
CC1⊥面ABC而AB在平面ABC内,由此推理得到MN⊥面PCC1即可。
(2)连PB1与MN相交于K,连KQ,∵MN∥PB,N为BB1的中点,∴K为PB1的中点.
又∵Q是C1B1的中点 ∴PC1∥KQ,则由线面平行 的判定定理得到结论。
证明:(1)∵AC=BC, P是AB的中点 ∴AB⊥PC ∵AA1⊥面ABC,CC1∥AA1,
∴CC1⊥面ABC而AB在平面ABC内 ∴CC1⊥AB, ∵CC1∩PC=C ∴AB⊥面PCC1;
又∵M、N分别是AA1、BB1的中点,四边形AA1B1B是平行四边形,MN∥AB,∴MN⊥面PCC1
∵MN在平面MNQ内,∴面PCC1⊥面MNQ;
(2)连PB1与MN相交于K,连KQ,∵MN∥PB,N为BB1的中点,∴K为PB1的中点.
又∵Q是C1B1的中点 ∴PC1∥KQ 而KQ平面MNQ,PC1
平面MNQ ∴PC1∥面MNQ.
(本小题8分)已知三棱锥A—BCD及其三视图如图所示.
(1)求三棱锥A—BCD的体积与点D到平面ABC的距离;
(2)求二面角 B-AC-D的正弦值.
正确答案
(1) ;(2)二面角 B-AC-D的正弦值是
。
考查线面平行、线线垂直的判定定理以及体积的求解.涉及到的知识点比较多,知识性技巧性都很强,属于中档题
(1)利用三视图可知△ABC为直角三角形,∠DBC为直角,AD⊥面DBC,DB=BC=1,AD=2,则DE的长为点D到面ABC的距离,以及三棱锥的体积可得。
(2)作DF⊥AC于点F,连结EF,
∵DE⊥面ABC ∴DE⊥AC ∴AC⊥面DEF ∴AC⊥EF
∴∠DFE是二面角 B-AC-D的平面角从而解三角形可知。
(1)
由三视图可得△ABC为直角三角形,∠DBC为直角,AD⊥面DBC,DB=BC=1,AD=2…………….2分
作DE⊥AB于点E
∵AD⊥面DBC,∴AD⊥BC
∵∠DBC为直角 ∴BC⊥面ADB
∴BC⊥DE
∴DE⊥面ABC………3分
∴DE的长为点D到面ABC的距离
∵DB=1,AD=2 ∴DE= ∴点D到平面ABC的距离为
………4分
∵,∴
………5分
(2) 作DF⊥AC于点F,连结EF,
∵DE⊥面ABC ∴DE⊥AC ∴AC⊥面DEF ∴AC⊥EF
∴∠DFE是二面角 B-AC-D的平面角………7分
∵DB="BC=1" ∴DC= ∴DF=
∴sin∠DFE=
∴二面角 B-AC-D的正弦值是………8分
(本小题满分14分)
如图,在直三棱柱ABC-A1B1C1中,已知,M为A1B与AB1的交点,N为棱B1C1的中点
(1) 求证:MN∥平面AA1C1C
(2) 若AC=AA1,求证:MN⊥平面A1BC
正确答案
见解析。
本试题主要是考查了线面平行的证明与线面垂直的证明的综合运用。
(1)线面平行的证明关键是证明线线平行,结合判定定理得到结论。
(2)对于线面垂直的判定,我们可以利用线线垂直,如果一个平面内的一条直线垂直于某个平面内的任意两条相交直线,则线面垂直的定理得到。
⑴连接,因为
为
与
的交点,所以
是
的中点,又
为棱
的中点.所以
∥
,………………………4分
又因为平面
,
平面
,
所以∥平面
. …………………………6分
⑵ 因为,所以四边形
是正方形,
所以,又因为
是直三棱柱,
所以平面
,
因为平面
,所以
.
又因为,所以
,
因为,所以
平面
,
所以,又
平面
,………………………………………………8分
因为∥
,所以
,
, ………………………………10分
又,所以
平面
.……………………………………………14分
第(1)小题满分6分,第(2)小题满分8分.
如图:在正方体中,
是
的中点,
是线段
上一点,且
.
(1) 求证:;
(2) 若平面平面
,求
的值.[
正确答案
(1)见解析;(2).
本试题主要考查了立体几何中的线面垂直和面面垂直的运用。
解:(1)不妨设正方体的棱长为1,如图建立空间直角坐标系,
则-------------------2分
于是:-------------------4分
因为,所以
------------5分
故:-------------------6分
(2)由(1)可知的法向量取
-----------------8分
由,则
-------------------10分
又设平面CDE的法向量为由
得 --------12分
因为,所以
-------------------14分
如图,在斜三棱柱中,点
、
分别是
、
的中点,
平面
.已知
,
.
(Ⅰ)证明:平面
;
(Ⅱ)求异面直线与
所成的角;
(Ⅲ)求与平面
所成角的正弦值.
正确答案
(1)见解析;(2);(3)
.
本试题主要考查了立体几何中的线面平行和异面直线所称的角,以及线面角的求解的综合运用,考查了空间想象能力‘
解法一:(Ⅰ)证明:∵点、
分别是
、
的中点,
∴ ,又∵
平面
,
平面
,
∴平面
.···························· 4分
(Ⅱ)∵平面
,∴
,又∵
,且
,
∴平面
,∴
.··················· 6分
又∵, ∴四边形
为菱形,
∴,且
∴
平面
,
∴,即异面直线
与
所成的角为
.············· 8分
(Ⅲ) 设点到平面
的距离为
,∵
,
即△.·················· 10分
又∵在△中,
,∴
△.
∴,∴
与平面
所成角的正弦值
.·········· 12分
解法二:如图建系,
,
,
,
,
.……………2分
(Ⅰ)∵,
,∴
,,即
,
又∵平面
,
平面
,∴
平面
.······· 6分
(Ⅱ)∵,
,∴
,即∴
,
∴异面直线与
所成的角为
.···················· 8分
(Ⅲ)设与平面
所成角为
,∵
,
设平面的一个法向量是
不妨令,可得
,····················· 10分
∴,∴
与平面
所成角的正弦值
. 12分
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