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题型:简答题
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简答题

在如图所示的几何体中,四边形ABCD为正方形,为直角三角形,,且.

(1)证明:平面平面

(2)若AB=2AE,求异面直线BE与AC所成角的余弦值.

正确答案

(1)详见解析;(2).

试题分析:(1)由已知可知AE⊥AB,又AE⊥AD,所以AE⊥平面ABCD,所以AE⊥DB,又ABCD为正方形,所以DB⊥AC,所以DB⊥平面AEC,而BD平面BED,故有平面AEC⊥平面BED.

(2)作DE的中点F,连接OF,AF,由于O是DB的中点,且OF∥BE,可知∠FOA或其补角是异面直线BE与AC所成的角;设正方形ABCD的边长为2,则,由于,AB=2AE,

可知,则,又,∴=,由余弦定理的推理∴∠FOA==,故异面直线BE与AC所成的角的余弦值为.

试题解析:(1)由已知有AE⊥AB,又AE⊥AD,

所以AE⊥平面ABCD,所以AE⊥DB,                    3分

又ABCD为正方形,所以DB⊥AC,                        4分

所以DB⊥平面AEC,BD面BED

故有平面AEC⊥平面BED.                                 6分

(2)作DE的中点F,连接OF,AF,

∵O是DB的中点,

∴OF∥BE,∴∠FOA或其补角是异面直线BE与AC所成的角。 8分

设正方形ABCD的边长为2

,     9分

,AB=2AE,

,∴                  10分

,∴=,∴∠FOA==

∴异面直线BE与AC所成的角的余弦值为 12分.

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题型:简答题
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简答题

如图,是等边三角形,,将沿折叠到的位置,使得

(1)求证:

(2)若分别是,的中点,求二面角的余弦值.

正确答案

(1)见解析;(2).

试题分析:(1)根据已知条件可得以及,有直线与平面垂直的判定定理可得,再根据直线与平面垂直的性质定理可得;(2)有边的关系,设,则,再由线段互相垂直,以三边所在直线为轴建立空间直角坐标系,然后求出平面的法向量为以及平面的一个法向量是,将所求二面角的余弦值问题转化为求这两个法向量的夹角的余弦值问题.

试题解析:(1)证明:∵,∴

又∵,且,

.

(2)∵是等边三角形,

不妨设,则

又∵分别为的中点,

由此以为原点,所在直线为轴建立空间直角坐标系.

则有

.

设平面的法向量为

,即

,则

.

又平面的一个法向量是

∴二面角的余弦值为.                  .12分

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简答题

如图所示直角梯形ABCD中,∠A=90°,PA⊥面ABCD,AD||BC,AB=BC=a,AD=2a,与底面ABCD成300角.若AE⊥PD,E为垂足,PD与底面成30°角.

(1)求证:BE⊥PD;

(2)求异面直线AE与CD所成的角的大小.

正确答案

为了计算方便不妨设a=1.

(1)证明:根据题意可得:以A为原点,AB,AD,AP所在直线为坐标轴建立直角坐标系(如图)

则 A(0,0,0),B(1,0,0)D(0,2,0)P(0,0,)=(1,0,0)•(0,2,-)=0

=0∴

所以 ⊥面BEA,BE⊂面BEA,

∴PD⊥BE

(2)∵PA⊥面ABCD,PD与底面成30°角,

∴∠PDA=30°

过E作EF⊥AD,垂足为F,则AE=AD•sin30°=1,∠EAF=60°

AF=,EF=∴E(0,),

于是 =(0,)

又 C(1,1,0),D(0,2,0),=(-1,1,0)

则 COSθ==

∴AE与CD所成角的余弦值为

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简答题

如图,四面体中,分别是的中点,

(Ⅰ)求证:平面

(Ⅱ)求二面角的正切值;

(Ⅲ)求点到平面的距离.

正确答案

(Ⅰ)详见解析;(Ⅱ);(Ⅲ)

试题分析:(1)由题意可知,为等腰三角形,边上的中线,所以,再由已知条件算出的三条边长,由此根据勾股定理,可证,从而得证平面;(2)作于F,连AF,由(1)知, 故,所以 ,则 是二面角的平面角,利用平面几何知识即可算出其正切值;(3)设点E到平面ACD的距离为因为,所以,从而求出.也可以点为原点,建立空间直角坐标系,写出各个点的坐标,利用利用空间向量方法,求解各个小题,详见解析.

试题解析:(Ⅰ)证明:连结OC

中,由已知可得

平面

(Ⅱ)解: 作于F,连AF

由(1)知, 故 

 , 是二面角的平面角,

易知,.

即所求二面角的正切值为 

(Ⅲ)解:设点E到平面ACD的距离为

中,

点E到平面ACD的距离为

方法二:(Ⅰ)同方法一.

(Ⅱ)解:以O为原点,如图建立空间直角坐标系,则

(Ⅲ)解:设平面ACD的法向量为

是平面ACD的一个法向量,又

点E到平面ACD的距离

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简答题

如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是正方形,侧面底面,且△PAD为等腰直角三角形,,E、F分别为PC、BD的中点.

(1)求证:EF//平面PAD;

(2)求证:平面平面 .

正确答案

详见解析

试题分析:(1)要证//平面,可证明与平面内的一条直线平行,边结由中位线定理得这条直线就是.(2)利用面面垂直的性质可由面面垂直(侧面底面)得线面垂直(平面),进而得到线线垂直(),再结合线线垂直,又得到线面垂直平面,证明.平面平面可通过平面证明.

试题解析:(1)证明:连接

因为是正方形,的中点,所以过点,且也是 的中点,

因为的中点,所以中,是中位线,所以 

因为平面平面,所以平面

(2)因为侧面底面,

所以平面

所以

又因为,

所以平面,

因为平面,

所以面平面

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