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题型:简答题
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简答题

(本小题共14分)

正方体的棱长为的交点,上一点,且.(Ⅰ)求证:平面

(Ⅱ)求异面直线所成角的余弦值;

(Ⅲ)求直线与平面所成角的正弦值.

正确答案

(Ⅰ)见解析(Ⅱ)(Ⅲ)

(Ⅰ)如图,以为原点建立空间直角坐标系

交于

平面.------------4分

(Ⅱ)设所成的角为

所求异面直线所成角的余弦值为.---------------9分

(Ⅲ)设平面与直线所成的角为

设平面的法向量为

,则

所求平与直线所成角的正弦值为.--------------------14分

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题型:简答题
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简答题

如图,在四棱锥中,⊥平面,底面为梯形,,点在棱上,且

(1)当时,求证:∥面

(2)若直线与平面所成角为,求实数的值.

正确答案

(1)证明过程见试题解析;(2)实数的值为.

试题分析:(Ⅰ)连接BD交AC于点M,连结ME, 先证明,再证明∥面

先以A为坐标原点,分别以AB,AP为y轴,Z轴建立空间直角坐标系, 求出各点的坐标,再求出平面的一个法向量为, 而已知直线与平面所成角为,进而可求实数的值.

试题解析:(Ⅰ)证明:连接BD交AC于点M,连结ME,

,当,

.

∥面.                             4分

(Ⅱ)由已知可以A为坐标原点,分别以AB,AP为y轴,Z轴建立空间直角坐标系,设DC=2,则,

,可得E点的坐标为               6分

所以.

设平面的一个法向量为,则,设,则,,所以                                8分

若直线与平面所成角为,

,                            9分

解得                               10分

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题型:简答题
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简答题

如图,是边长为的正方形,平面与平面所成角为.

(1)求证:平面

(2)求二面角的余弦值;

(3)设点是线段上一个动点,试确定点的位置,使得平面,并证明你的结论.

正确答案

(1) 参考解析;(2) ; (3)

试题分析:(1)因为要证平面即直线与平面垂直的证明,通过证明这条直线垂直平面内的两条相交直线即可,依题意易得到.

(2)因为要求二面角的余弦值,一般是通过建立空间坐标系,写出相应的点的坐标,由于AC所在的向量就是平面EDB的法向量,所以关键是通过待定系数法求出平面EFB的法向量.再通过两法向量的夹角得到两平面的二面角的大小,二面角是钝角还是锐角通过图形来确定.

(3)因为点是线段上一个动点,试确定点的位置,使得平面.通过对点M的假设写出向量AM.从而由该向量垂直平面的法向量,即可得到相应的点M的坐标.

试题解析:(1)证明: 因为平面,   所以.

因为是正方形,所以,又相交

从而平面.  

(2)解:因为两两垂直,所以建立空间直角坐标系如图所示.因为与平面所成角为, 即

所以.由可知.

所以

设平面的法向量为,则,即

,则. 因为平面,所以为平面的法向量,

所以.

因为二面角为锐角,所以二面角的余弦值为

(3)解:点是线段上一个动点,设. 则

因为平面,所以,

,解得.

此时,点坐标为,符合题意. 

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简答题

如图,平面平面是等腰直角三角形,,四边形是直角梯形,,点分别为的中点.

(1)求证:平面

(2)求直线和平面所成角的正弦值;

(3)能否在上找到一点,使得平面?若能,请指出点的位置,并加以证明;若不能,请说明理由 .

正确答案

(1)见解析;(2);(3)见解析.

试题分析:(1)先建立空间直角坐标系,利用法向量证明OD//平面ABC,说明和平面ABC的法向量垂直即可;(2)设直线CD与平面ODM所成角为θ,求出平面ODM法向量,则;(3)设EM上一点N满足, 平面ABDE法向量不存在使 ∴ 不存在满足题意的点N.

试题解析:以B为原点,BC为x轴,BA为y轴,BD为z轴,建立空间直角坐标系

(1)平面ABC的法向量

∴OD//平面ABC

(2)设平面ODM法向量为,直线CD与平面ODM所成角为θ

,∴

.

(3)设EM上一点N满足,

平面ABDE法向量

不存在使 ∴不存在满足题意的点N.

(传统方法参照给分)

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简答题

如图,ABCD是块矩形硬纸板,其中AB=2ADADEDC的中点,将它沿AE折成直二面角D-AE-B.

(1)求证:AD⊥平面BDE

(2)求二面角B-AD-E的余弦值.

正确答案

(1)见解析(2)

(1)由题设可知ADDE,取AE中点O,连接ODBE.∵ADDE,∴ODAE.又二面角D-AE-B为直二面角,∴OD⊥平面ABCE.又AEBE=2,AB=2,∴AB2AE2BE2.∴AEBE.取AB中点F,连接OF,则OFEB.∴OFAE.以点O为原点,OAOFOD分别为xyz轴建立空间直角坐标系(如图),

A(1,0,0),D(0,0,1),B(-1,2,0),E(-1,0,0),=(-1,0,1),=(1,-2,1),=(0,2,0),

n=(x1y1z1)是平面BDE的法向量,

x1=1,则z1=-1.

于是n=(1,0,-1).∴n=-.∴n.∴AD⊥平面BDE.

(2)设m=(x2y2z2)是平面ABD的一个法向量,

m·=0,m·=0,∴x2=1,则y2=1,z2=1,则m=(1,1,1),平面ADE的法向量=(0,1,0).∴cos〈m〉=.∴二面角B-AD-E的余弦值为.

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