- 用向量证明线线、线面、面面的垂直、平行关系
- 共1400题
四棱锥中,底面
为平行四边形,侧面
面
,已知
(Ⅰ)求证:;
(Ⅱ)在SB上选取点P,使SD//平面PAC ,并证明;
(Ⅲ)求直线与面
所成角的正弦值。
正确答案
(1)(2)详见试题解析;
试题分析:(Ⅰ)要证线线垂直只要证明线面垂直,利用题中数据求出底面平行四边形的各边的长度,找到 及
是等腰三角形,利用等腰三角形中线是高结论找到“线线垂直”关系(Ⅱ)要找线面平行先找线线平行,要找线线平行先找面面交线,即平面
与平面
交线
, 注意到
为中点的特点,即可导致
∥
,从而推出线面平行 (Ⅲ)建立空间直角坐标系,确定关键点
的坐标,再运用空间向量进行运算.
试题解析:(Ⅰ)证明:连接AC,
,
由余弦定理得,
2分
取中点
,连接
,则
.
面
4分
(Ⅱ)当为
的中点时,
面
证明:连接 ,在
中,
∥
,又
平面
,
平面面
,
平面
. 7分
(3)如图,以射线OA为X轴,以射线OB为轴,以射线OS为
轴,以
为原点,建立空间直角坐标系
,则
.
,
9分
设平面法向量为
有令
,则
,
11分
所以直线与面
所成角的正弦值为
12分
(理)如图,P—ABCD是正四棱锥,是正方体,其中
(1)求证:;
(2)求平面PAD与平面所成的锐二面角
的余弦值;
正确答案
(1)以为
轴,
为
轴,
为
轴建立空间直角坐标系
, ∴
∴
∴
∴ , 即
(2)
试题分析:以为
轴,
为
轴,
为
轴建立空间直角坐标系
(1)证明:设E是BD的中点,P—ABCD是正四棱锥,
∴
又, ∴
∴
∴
∴ , 即
.
(2)解:设平面PAD的法向量是,
∴ 取
得
,
又平面的法向量是
∴ , ∴
.
点评:要证两直线垂直只需证明两直线的方向向量数量积为0,求二面角时首先找到两个半平面对应的法向量,求出法向量夹角,进而转化为平面角
已知是边长为
的正方形ABCD的中心,点E、F分别是AD、BC的中点,沿对角线AC把正方形ABCD折成直二面角D-AC-B;
(Ⅰ)求∠EOF的大小;
(Ⅱ)求二面角E-OF-A的余弦值;
(Ⅲ)求点D到面EOF的距离.
正确答案
(Ⅰ)以O点为原点,以的方向为
轴的正方向,建立如图所示的坐标系,则
,
,
,
,
,
(Ⅱ)设平面EOF的法向量为,则
,即
,令
,则
,
得,
又平面FOA的法向量 为 ,
,
二面角E-OF-A的余弦值为.
(Ⅲ),
∴点D到平面EOF的距离为.
略
(本小题满分12分)
如图,在长方体中,
,
为
的中点,
为
的中点。
(1)证明:;
(2)求与平面
所成角的正弦值。
正确答案
,
方法一:(1)根据已知在长方体,
在中,
,(3分)
同理可求,
,(理3分,文4分)
∴,∴
,即
。(6分)
(2)设点到平面
的距离为
,连结
,则
,
∴,(8分)
而,在
中,
,(10分)
,所以
,∴
,
即点到平面
的距离为
,
故与平面
所成角的正弦值为
.(12分)
方法2:(1)以点为原点,分别以
为
轴的正方向,建立如图所示的空间直角坐标系
,(2分)
依题意,可得
。(4分)
∴,
,
∴ ,
即,∴
。(6分)
(2)设,且
平面
,则
,即
,
∴解得
,
取,得
,所以
与平面
所成角的正弦值为
。(12分)
如图,正方体的棱长为
,
、
分别是
、
的中点.
⑴求多面体的体积;
⑵求与平面
所成角的余弦值.
正确答案
(1)
(2)
试题分析:⑴……1分,
……2分,
……3分,所以,多面体
的体积
……4分
⑵以为原点,
、
、
分别为
轴、
轴、
轴建立空间直角坐标系……5分,则
,
,
,
……6分,设平面
的一个法向量为
,则
……8分,即
9分,取,则
……10分,
11分,
12分,
与平面
所成角的余弦值
13分。
点评:主要是考查了线面角的求解以及锥体体积的求解,属于中档题。
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