- 用向量证明线线、线面、面面的垂直、平行关系
- 共1400题
如图,在三棱锥中,点
分别是棱
的中点.
(1)求证://平面
;
(2)若平面平面
,
,求证:
.
正确答案
(1)详见解析;(2)详见解析.
试题分析:(1)这是一个证明直线和平面平行的问题,考虑直线与平面平行的判定定理,可找面外线平行于面内线,本题容易找到,结论自然得证;(2)因为条件中有平面与平面垂直,故可考虑平面与平面垂直的判定定理,在一平面内作垂直于交线的直线平行于另一平面,再得到线线垂直,再证线面垂直,再得线线垂直,问题不难解决.
试题解析:(1)在中,
、
分别是
、
的中点,所以
,
又平面
,
平面
,所以
平面
. 6分
(2)在平面内过点
作
,垂足为
.因为平面
平面
,平面
平面
,
平面
,所以
平面
, 8分
又平面
,所以
, 10分
又,
,
平面
,
平面
,
所以平面
, 12分
又平面
,所以
. 14分
如图,棱柱中,四边形
是菱形,四边形
是矩形,
.
(1)求证:平面;
(2)求点到平面
的距离;
(3)求直线与平面
所成角的正切值.
正确答案
(1)证明过程详见试题解析;(2)点到平面
的距离为
;(3)直线
与平面
所成角的正切值为
.
试题分析:(1)先证明面
,又
面
,∴平面
;(2)先求出
,即可知点
到面
的距离,而点
到面
的距离相等,所以点
到平面
的距离为
;(3)先找出
在面
的射影
,
为直线
与平面
所成线面角,放在
中即可求出直线
与平面
所成角的正切值为
.
试题解析:(1) 4分
(2)解:面
,所以点
到面
的距离相等, 6分
设点到面
的距离相等,则
∵,∴
为正三角形,
7分
又 8分
∴,∴
,点
到平面
的距离为
. 9分
(3)解:过作
,垂足为
10分
面
12分
∴为
在面
的射影,
为直线
与平面
所成线面角, 13分
在中,
,
所以直线与平面
所成角的正切值为
. 14分
如图,直三棱柱中,点
是
上一点.
⑴若点是
的中点,求证
平面
;
⑵若平面平面
,求证
.
正确答案
(1)详见解析,(2)详见解析.
试题分析:(1)要证线面平行,需有线线平行.由为
的中点,想到取
的中点
;证
就成为解题方向,这可利用三角形中位线性质来证明.在由线线平行证线面平行时,需完整表示定理条件,尤其是线在面外这一条件;(2)证明线线垂直,常利用线面垂直.由直三棱柱性质易得底面
直线
,所以有
,因而需在侧面
再找一直线与直线
垂直. 利用平面
平面
可实现这一目标. 过
作
,由面面垂直性质定理得
侧面
,从而有
,因此有线面垂直:
面
,因此
.在面面垂直与线面垂直的转化过程中,要注意列全定理所需要的所有条件.
试题解析:
(1)连接,设
,则
为
的中点, 2分
连接,由
是
的中点,得
, 4分
又,且
,
所以平面
7分
⑵在平面中过
作
,因平面
平面
,
又平面平面
,所以
平面
, 10分
所以,
在直三棱柱中,
平面
,所以
, 12分
又,所以
平面
,所以
. 15分
如图,四边形是正方形,
平面
,
,
,
,
,
分别为
,
,
的中点.
(1)求证:平面
;
(2)求平面与平面
所成锐二面角的大小.
正确答案
(1)证明详见解答;(2)(或
).
(1)有单侥幸的中位线定理可证FG∥PE,再根据直线与平面平行的判定定理求证结论即可.
(2)建立适当的空间直角坐标系,写出点的坐标,求出相应向量的的坐标.然后分别出平面和平面
的一个法向量,最后根据向量的夹角公式求得二面角的平面角大小.
试题分析:
试题解析:(1)证明:,
分别为
,
的中点,
. 1分
又平面
,
平面
, 3分
平面
. 5分
(2)解:平面
,
,
平面
平面
,
.
四边形
是正方形,
.
以为原点,分别以直线
为
轴,
轴,
轴
建立如图所示的空间直角坐标系,设 7分
,
,
,
,
,
,
,
,
.
,
,
分别为
,
,
的中点,
,
,
,
,
8分
(解法一)设为平面
的一个法向量,则
,
即,令
,得
. 10分
设为平面
的一个法向量,则
,
即,令
,得
. 12分
所以=
=
. 13分
所以平面与平面
所成锐二面角的大小为
(或
). 14分
(解法二) ,
,
是平面
一个法向量. 10分
,
,
是平面平面
一个法向量. 12分
13分
平面
与平面
所成锐二面角的大小为
(或
). 14分
(解法三) 延长到
使得
连
,
,
四边形
是平行四边形,
四边形
是正方形,
,
分别为
,
的中点,
平面
,
平面
,
平面
. 7分
平面
平面
平面
9分
故平面与平面
所成锐二面角与二面角
相等. 10分
平面
平面
平面
是二面角
的平面角. 12分
13分
平面
与平面
所成锐二面角的大小为
(或
). 14分
如图,边长为2的正方形ABCD,E,F分别是AB,BC的中点,将△AED,△DCF分别沿DE,DF折起,使A,C两点重合于
(1)求证:⊥EF;
(2)求
正确答案
(1)见解析;(2)
试题分析:(1)先根据正方形的特征得到,
,再根据点的重合得到
,
,由直线与平面垂直的判定定理可知,
,再由直线与平面垂直的性质定理得到
;(2)先根据勾股定理求得
以及证明
,然后求得
的面积,根据(1)中的
,将三棱锥看作是以
为高,以
为底的几何体,那么求
,即是求
的体积,由
求解
试题解析:(1)证明:∵是正方形,
∴,
, 2分
∴,
, 3分
又, 4分
∴, 5分
又,
∴ 6分
(2) 在中,
,
,
∴, 7分
∵,∴
, 8分
∴, 9分
∴ 10分
又由(1)知,,
是三棱锥
的高, 11分
所以
13分
14分
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