- 用向量证明线线、线面、面面的垂直、平行关系
- 共1400题
如图,在四棱锥中,
底面
.底面
为梯形,
,
∥
,
,
.若点
是线段
上的动点,则满足
的点
的个数是 .
正确答案
试题分析:由于底面
,
在底面
上射影为
,由三垂线定理,
,只要
即可,由平面几何知识可知,以
为直径的圆与
有两个交点,故满足条件的
点的个数是
.
如图,在直三棱柱中,
,点
是
的中点。
(1)求证:∥平面
(2)如果点是
的中点,求证:平面
平面
.
正确答案
(1)详见解析;(2)详见解析
试题分析:(1)证明A1B∥平面ADC1,利用线面平行的判定,只需证明A1B∥OD即可
(2)证明平面A1BE⊥平面BCC1B1,利用面面垂直的判定,证明A1E⊥平面BCC1B1即可.
试题解析:连接A1C交AC1与点O,连结OD。
在△A1BC中A1B∥OD。又OD在面ADC1内,A1B不在面ADC1内,所以A1B∥平面ADC1
直三棱柱ABC-A1B1C1中,C1C⊥平面ABC,
∴C1C⊥AD,又在△ABC中AD⊥BC,
∴AD⊥平面BCC1B1,连接DE,∵E点是B1C1的中点,∴在直三棱柱ABC-A1B1C1中,四边形B1BDE为平行四边形,∴B1B∥ED,B1B=ED,又B1B∥A1A,B1B=A1A,∴ED∥A1A,∴四边形A1ADE为平行四边形,
∴A1E∥AD,于是A1E垂直平面BCC1B1,又A1E在面A1BE内,所以平面A1BE⊥平面BCC1B1
如图,在三棱柱中,四边形
为菱形,
,四边形
为矩形,若
,
,
.
(1)求证:面
;
(2)求二面角的余弦值;
正确答案
(1)详见解析;(2).
试题分析:(1)先证平面
,进而得到
,再由四边形
为菱形得到
,最后结合直线与平面垂直的判定定理证明
平面
;(2)先在平面
内作
,垂足为点
,连接
,通过证明
平面
,从而得到
,进而在直角三角形
中求该角的余弦值即可.
试题解析:(1)证明:在中
,
,
,
满足,所以
,即
,
又因为四边形为矩形,所以
,
又,所以
面
,
又因为面
,所以
,
又因为四边形为菱形,所以
,
又,所以
面
;
(2)过作
于
,连接
由第(1)问已证
面
,
又平面
,
,又
,所以
面
,
又因为面
,所以
,
所以,就是二面角
的平面角在直角
中,
,
,
,
,
在直角中,
,
,
,所以
.
四棱锥底面是平行四边形,面
面
,
,
,
分别为
的中点.
(1)求证:
(2)求证:
(3)求二面角的余弦值.
正确答案
(1)见解析;(2)见解析;(3).
试题分析:(1)根据已有中点,, 推出
,得到
,即得证;
(2)根据,由余弦定理得出
进一步得出根据
得证.
上述两小题,关键是要注意表述的规范性.
(3)解答本小题可利用“几何法”、“向量法”,应用“几何法”,要注意做好“作图,证明,计算”等工作.利用“向量法”,则要注意计算准确.
试题解析:(1) 1分
,所以
2分
4分
(2) ①
中,
由余弦定理
,所以,
,
6分
② 7分
由 ①②可知,
9分
(3)取 的中点
,
是二面角
的平面角 11分
由(2)知
即二面角
的余弦值为
13分
解法二 (1)
所以
建系令
,
因为平面PAB的法向量
(2)
(3) 设平面PAD的法向量为
,
令
所以
平面PAB的法向量
,即二面角
的余弦值为
如图所示,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是正方形,侧棱PD^底面ABCD,PD=DC,点E是PC的中点,作EF^PB交PB于点F,
(1)求证:PA//平面EDB;
(2)求证:PB^平面EFD;
(3)求二面角C-PB-D的大小.
正确答案
(1)详见解析;(2)详见解析;(3).
试题分析:(1)证明线面平行,由判定定理,可证明PA与平面EDB内的一条直线平行. 连接AC,交BD于点O,连接EO.即可通过中位线的性质证明EO//PA,从而证明了本题;(2)证明线面垂直,由判定定理,可证明PB与平面EFD内两条相交直线垂直.又题设条件已给出EF^PB,从而只需再找出一条即可.由题意,可以证明DE⊥面PCB,从而DE⊥PB.本题即可得证;(3)由第(2)问,通过垂面法可知∠DFE即为二面角C-PB-D的平面角.又易知DE^EF,再计算各边,从而由三角函数知识可得二面角C-PB-D的平面角为.
试题解析:(1)证明:连接AC,交BD于点O,连接EO.
可知O为AC的中点,又因为E为PC的中点,
所以EO//PA, 因为EO面EDB,PA
面EDB
∴PA//平面EDB 4分
(2)证明:∵侧棱PD^底面ABCD,且BC面ABCD
∴BC ^PD,又BC⊥CD,PD∩CD="D," ∴BC ^面PCD.因为DE面PCD, ∴BC ^ DE
又PD=DC,点E是PC的中点,可知DE ^PC.由于PC∩BC=C,所以DE⊥面PCB.
∴DE⊥PB 同时EF⊥PB,DE∩EF=E
可得 PB^平面EFD 8分
(3)解:由(2)得PB^平面EFD,且EF面CPB,DF
面DPB
所以∠DFE即为二面角C-PB-D的平面角.设PD=DC=2
在Rt△DEF中,DE^EF,且DE=,PF=
.
∴sin∠DFE=,因此二面角C-PB-D的平面角为
. 12分
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