- 用向量证明线线、线面、面面的垂直、平行关系
- 共1400题
如图,在直三棱柱中,
,
,
,点
是
的中点.
(1)求异面直线与
所成角的余弦值;
(2)求平面与平面
所成二面角的正弦值.
正确答案
(1) (2)
(1)以为坐标原点,建立如图所示的空间直角坐标系
,
则,
,
,
,
,
,
∴,
,
∵,
∴异面直线与
所成角的余弦值为
.
(2)设平面的法向量为
,因为
,
,
∴,即
,取
,得
,
,∴
,
取平面的一个法向量为
,设平面
与平面
所成的二面角的大小为
,
由,得
,
故平面与平面
所成二面角的正弦值
.
【考点定位】本小题主要考查异面直线、二面角、空间向量等基础知识以及基本运算,考查运用空间向量解决问题的能力.
如图所示,PD⊥平面ABCD,且四边形ABCD为正方形,AB=2,E是PB的中点,
cos〈,
〉=
.
(1)建立适当的空间坐标系,写出点E的坐标;
(2)在平面PAD内求一点F,使EF⊥平面PCB.
正确答案
(1) 点E的坐标是(1,1,1)(2) F是AD的中点时满足EF⊥平面PCB
(1)如图所示,以DA、DC、DP所在直线分别为x轴、y轴、z轴建立空间直角坐标系,
则A(2,0,0)、B(2,2,0)、C(0,2,0),
设P(0,0,2m),则E(1,1,m),
∴=(-1,1,m),
=(0,0,2m).
∴cos〈,
〉=
=
.
解得m=1,∴点E的坐标是(1,1,1).
(2)∵F∈平面PAD,∴可设F(x,0,z).
则=(x-1,-1,z-1),
又=(2,0,0),
=(0,2,-2)
∵EF⊥平面PCB
∴⊥
,且
⊥
即
∴
∴,∴F点的坐标为(1,0,0)
即点F是AD的中点时满足EF⊥平面PCB.
如右图,已知ABCD为正方形,,
,
.
(1)求证:平面平面
;
(2)求点A到平面BEF的距离;
正确答案
(1)连AC交BD于O,取BF的中点G,连EG,
…………………6分
(2)由(1)知AO//EG
到平面BEF的距离就是A到平面BEF的距离
过O作
即点A到平面BEF的距离为
.
略
如图在棱长为1的正方体中,M,N分别是线段
和BD上的点,且AM=BN=
(1)求||的最小值;
(2)当||达到最小值时,
与
,
是否都垂直,如果都垂直给出证明;如果不是都垂直,说明理由.
正确答案
(1);(2)垂直,详见解析.
试题分析:(1)作,连
.易知
,再由余弦定理可得:
,则
,根据二次函数的知识即可得到其最小值;建立空间直角坐标系,利用空间向量方法,写出
,
,
的坐标,利用数量积即可求证它们是否垂直.
试题解析:(1)作,连
.易知
在
,由余弦定理可得:
在
,
。当
时,
最小值=
.
(2)以点为坐标原点,以
所在的直线分别为
轴建立直角坐标系,由(1)可知,
,所以点
,
,
,
,
,
,
则,
,
,
,
即当||达到最小值时,
与
,
是否都垂直.
在平面直角坐标系中,设A(-2,3),B(3,-2),沿轴把直角坐标平面折成大小为的二面角后,这时则的大小为 .
正确答案
试题分析:作轴,垂足为点
,作
轴,垂足为点
,再作
,
连接,
而
轴,
轴,
,
就是二面角的平面角,而
,所以
为直角三角形,
,所以
,
,由余弦定理可得,
,
.
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