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题型:简答题
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简答题

已知长方体,点的中点.

(1)求证:

(2)若,试问在线段上是否存在点使得,若存在求出,若不存在,说明理由.

正确答案

(1)证明详见解析;(2)存在,证明详见解析.

试题分析:(1)设的交点为,由三角形的中位线可证∥AB1,,最后根据直线与平面平行的判定定理可证;(2)假设存在,连结于点,由直线与平面垂直的性质定理可得BC⊥AE,由直线与平面垂直的判定定理可得AE⊥平面,即得证.根据两对应角相等,三角形相似证得Rt△ABE~Rt△A1AB,有相似比可证的的比值.

试题解析:(1)证明:

连结于点,所以的中点,连结

中,的中点

           4分

           7分

(2)若在线段上存在点,连结于点

 

           10分

中有:

同理:

           12分

即在线段上存在点    14分

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题型:简答题
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简答题

如图,已知是圆的直径,垂直圆所在的平面,是圆上任一点,是线段的中点,是线段上的一点.

求证:(Ⅰ)若为线段中点,则∥平面

(Ⅱ)无论何处,都有.

正确答案

(Ⅰ)见解析; (II)见解析

试题分析:(Ⅰ) 由中位线可得,根据线面平行的判定定理 可直接证得∥平面 。

(Ⅱ)因为 上,所以总有,要证,只需证

试题解析:解:(I)分别为的中点,

.   4分

  6分

(II)为圆的直径,

 .

.    8分

,

.  10分

无论何处,

,

.    12分

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题型:简答题
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简答题

如图,已知在四棱锥中,底面是矩形,平面分别是的中点.

(Ⅰ)求证:平面

(Ⅱ)若与平面所成角为,且,求点到平面的距离.

正确答案

(1)见试题解析;(2).

试题分析:(I)要证明平面,关键是在平面内找到一条与直线平行的直线,本题就想是否有一个过直线的平面与平面相交,交线就是我们要找的平行直线(可根据线面平行的性质定理知),在图形中可容易看出应该就是平面,只不过再想一下,交线到底是什么而已,当然具体辅助线的作法也可换成另一种说法(即试题解析中的直接取中点,然后连接的方法);(2)由于平面,所以三棱锥的体积可以很快求出,从而本题可用体积法求点到平面的距离,另外由于,如果取中点,则有,从而可得平面,也即平面平面,这时点到平面的垂线段可很快作出,从而迅速求出结论.

试题解析:(I)证明:如图,取的中点,连接

由已知得

的中点,则是平行四边形, ∴

平面平面 平面

(II)设平面的距离为

【法一】:因平面,故与平面所成角,所以

所以,又因的中点所以

,因,则

所以

【法二】因平面,故与平面所成角,所以

所以,又因的中点所以

,连结,因,则的中点,故

所以平面,所以平面平面,作,则平面,所以线段的长为平面的距离.

所以.

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题型:填空题
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填空题

已知向量=(2,-1,3),=(-4,2,x),若,则x=______;若则x=______.

正确答案

,则  =-8-2+3x=0,x=

,则 ==

∴x=-6,

故答案为 ,-6.

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题型:简答题
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简答题

四棱锥P-ABCD中,侧面PAD⊥底面ABCD,底面ABCD是边长为2的正方形,又PA=PD,∠APD=60°,E、G分别是BC、PE的中点.

(1)求证:AD⊥PE;

(2)求二面角E-AD-G的正切值.

正确答案

(1)AD⊥PE;(2).

试题分析:(1)证明线线垂直要通过线面垂直证明,题中所给侧面PAD⊥底面ABCD是面面垂直,通过取AD的中点O,连结OP,OE,∵PA=PD,∴OP⊥AD,而OE⊥AD.,则AD⊥平面OPE.,从而能够证出AD⊥PE..(2)求二面角E-AD-G的正切值可以通过两种方法:①常规方法,作出二面角的平面角,并求出,取OE的中点F,连结FG,OG,则由(1)易知AD⊥OG,又OE⊥AD,∴∠GOE就是二面角E-AD-G的平面角,再利用三角形中边长关系求出∠GOE的正切值;②空间向量法,建立如图所示的空间直角坐标系,写出已知点的坐标,设平面ADG的法向量为,根据,求出

,而平面EAD的一个法向量为,再根据求出.

试题解析:(1)如图,取AD的中点O,连结OP,OE,∵PA=PD,∴OP⊥AD,

又E是BC的中点,∴OE∥AB,∴OE⊥AD.

又OP∩OE=0,∴AD⊥平面OPE.

∵PE⊂平面OPE,∴AD⊥PE.

(2)解法一:取OE的中点F,连结FG,OG,则由(1)易知AD⊥OG,

又OE⊥AD,∴∠GOE就是二面角E-AD-G的平面角,

∵PA=PD,∠APD=60°,

∴△APD为等边三角形,且边长为2,

∴OP=×2=,FG=OP=,OF=CD=1,

∴OG=,∴cos∠GOE=

解法二:建立如图所示的空间直角坐标系,则A(1,0,0),D(-1,0,0),P(0,0,),E(0,2,0),

设平面ADG的法向量为

.

又平面EAD的一个法向量为

又因为.

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