- 用向量证明线线、线面、面面的垂直、平行关系
- 共1400题
如图,四棱锥的底面为矩形,
是四棱锥的高,
与
所成角为
,
是
的中点,
是
上的动点.
(Ⅰ)证明:;
(Ⅱ)若,求直线
与平面
所成角的大小.
正确答案
(Ⅰ) 建立如图所示空间直角坐标系.
设,
则,
,
于是,,
,
则,
所以.………………6分
(Ⅱ)若,则
,
,
设平面的法向量为
,
由,得:
,令
,则
,
于是,而
设与平面
所成角为
,所以
,
所以与平面
所成角
为
.
略
设平面α与向量a=(-1,2,-4)垂直,平面β与向量b=(-2, 4, -8)垂直,则平面α与β位置关系是______ __.
正确答案
平行
因为,所以
。因为平面
与向量
垂直,所以平面
与向量
也垂直。而平面
与向量
垂直,所以可得
(本大题12分)如图,在棱长为ɑ的正方体ABCD-A1B1C1D1中,E、F、G分别是CB、CD、CC1的中点.
(1)求直线C与平面ABCD所成角的正弦的值;
(2)求证:平面A B1D1∥平面EFG;
(3)求证:平面AA1C⊥面EFG .
正确答案
(1) ; (2)见解析;(3)见解析。
试题分析:(1)因为平面ABCD,所以
为
与平面ABCD所成角,
然后解三角形求出此角即可.
(2)证明面面平行根据判定定理只须证明平面平面A B1D1内两条相交直线和
分别平行于平面EFG即可.在证明线面平行时又转化为证明线线平行.
(3)易证:BD平面AA1C,再证明EF//BD,因而可证出平面AA1C⊥面EFG.
(1)∵平面ABCD=C,在正方体ABCD-A1B1C1D1
平面ABCD
∴AC为在平面ABCD的射影
∴为
与平面ABCD所成角……….2分
正方体的棱长为
∴AC=,
=
………..4分
(2)在正方体ABCD-A1B1C1D1
连接BD,∥
,
=
为平行四边形
∴∥
∵E,F分别为BC,CD的中点
∴EF∥BD∴EF∥…………3分
∵EF平面GEF,
平面GEF
∴∥平面GEF …………7分
同理∥平面GEF∵
=
∴平面A B1D1∥平面EFG ……………9分
(3)在正方体ABCD-A1B1C1D1∴ 平面ABCD
∵EF平面ABCD
∴ EF …………10分
∵ABCD为正方形
∴ACBD
∵EF∥BD
∴AC EF ………..11分
∴EF平面AA1C
∵EF平面EFG
∴平面AA1C⊥面EFG …………….12分.
点评:斜线与平面所成的角就是斜线与它在这个平面内的射影所成的角,因而关键是找到它在这个平面内的射影.面面垂直(平行)证明要转化为证明线面垂直(平行)再转化为线线垂直(平行).
如图,在边长为4的菱形中,
.点
分别在边
上,点
与点
不重合,
.沿
将
翻折到
的位置,使平面
平面
.
(1)求证:平面
;
(2)设点满足
,试探究:当
取得最小值时,直线
与平面
所成角的大小是否一定大于
?并说明理由.
正确答案
(1)证明:∵ 菱形的对角线互相垂直,∴
,∴
,
∵ ,∴
.
∵ 平面⊥平面
,平面
平面
,且
平面
,
∴ 平面
, ∵
平面
,∴
……………4分
(2)如图,以为原点,建立空间直角坐标系
.
设 因为
,所以
为等边三角形,
故,
.又设
,则
,
.
所以,
,
,
故 ,
所以,
当时,
.此时
,………………………………6分
设点的坐标为
,由(1)知,
,则
,
,
,
.所以
,
,
∵, ∴
.
∴,∴
. 10分
设平面的法向量为
,则
.
∵,
,∴
取,解得:
, 所以
.……………………………… 8分
设直线与平面
所成的角
,
∴
.……………………………………………… 10分
又∵∴
. ∵
,∴
.
因此直线与平面
所成的角大于
,即结论成立
略
(本小题满分14分)如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是边长为1的正方形,侧棱PA的长为2,且PA与AB、AD的夹角都等于600,是PC的中点,设
.
(1)试用表示出向量
;
(2)求的长.
正确答案
(1)
(2)
(1)∵是PC的中点,∴
(2)
.
扫码查看完整答案与解析