- 用向量证明线线、线面、面面的垂直、平行关系
- 共1400题
已知棱长为1的正方体ABCD-A1B1C1D1中,E、F分别是B1C1和C1D1的中点,点A1到平面DBEF的距离 .
正确答案
1
如图建立空间直角坐标系,
=(1,1,0),
=(0,
,1),
=(1,0,1)
设平面DBEF的法向量为=(x,y,z),则有:
即 x+y=0
y+z=0
令x=1, y=-1, z=, 取
=(1,-1,
),则A1到平面DBEF的距离
已知某几何体的直观图和三视图如下图所示, 其正视图为矩形,左视图为等腰直角三角形,俯视图为直角梯形.(1)证明:⊥平面
(2)求平面
与平面
所成角的余弦值;
正确答案
(1)通过建系证明,
.得到
,
.故
⊥平面
.
(2)二面角C-NB1-C1的余弦值为.
试题分析:(1)证明:∵该几何体的正视图为矩形,左视图为等腰直角三角形,俯视图为直角梯形,∴两两垂直.以
分别为
轴建立空间直角坐标系如图.
则.
∴,
.∴
,
.
又与
相交于
, ∴
⊥平面
. ………6分
(2)∵⊥平面
,∴
是平面
的一个法向量
,
设为平面
的一个法向量,则
,
所以可取. 则
.
∴所求二面角C-NB1-C1的余弦值为. 12分
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、距离的计算。证明过程中,往往需要将立体几何问题转化成平面几何问题加以解答。本题解答,通过建立适当的空间直角坐标系,利用向量的坐标运算,简化了繁琐的证明过程,实现了“以算代证”,对计算能力要求较高。
如图,在直棱柱
(I)证明:;
(II)求直线所成角的正弦值。
正确答案
(I)见解析(II)
(1)因为平面
,所以
为
在平面
内的投影;因为
,由三垂线定理可知
;
(2)以A为原点,AB所在边为x轴,AD所在边为y轴,AA1所在边为z轴建立空间直角坐标系,则,所以
,
;
因为,
,所以
,因为
,所以
,故
,所以
,设
为
的法向量,则
,令
,所以
为
的一个法向量;因为
,
,所以
所以直线
所成角的正弦值
.
如图,在四棱锥中,底面
为平行四边形,
底面
,
,
,
,
,E在棱
上, (Ⅰ) 当
时,求证:
平面
; (Ⅱ) 当二面角
的大小为
时,求直线
与平面
所成角的正弦值.
正确答案
解:在中,
,
又
,
以A为坐标原点,
所在直线为
轴,
轴,
轴建立空间直角坐标系,则
,
,
(1)
(2) ,
底面
,
为二面角
的平面角,即
=
,此时E为
的中点
设平面的法向量为
计算可得
即直线与平面
所成角的正弦值为
.
本试题主要考查了对于空间中点线面位置关系的综合运用,关怀与线面垂直的判定定理的运用,以及二面角和线面角的知识的汇总试题,可以利用几何方法解,也可以通过建立空间直角坐标系解得 。
四棱锥中,
面
,
为菱形,且有
,
,∠
,
为
中点.
(Ⅰ)证明:面
;
(Ⅱ)求二面角的平面角的余弦值.
正确答案
(Ⅰ)∵为菱形,∴
设为
的中心,连结
,则有
∥
又∵面
,∴
,∴
∴垂直于面
内的两条相交直线
∴ --------------6分
(Ⅱ)建立如图所示坐标系,则有
--------------------8分
设分别是面ABE和面ABC的法向量
由解得
,同理可得
----------10分
所以二面角的平面角的余弦值为
.
略
扫码查看完整答案与解析