- 用向量证明线线、线面、面面的垂直、平行关系
- 共1400题
(满分12分)如图三棱锥中,
,
,
,平面
平面
。
(1) 求证:;
(2) 求直线和面
所成角的正切值。
正确答案
(1)见解析;(2)
本试题主要是考查了空间中线线垂直问题和线面角的求解的综合运用。
(1)第一问要证,关键是证明
(2)第二问中,利用线面垂直和斜线在平面内的射影得到线面角为是
和面
所成角,借助于三角形解得 。
(1) 证明:,又面
面
;
(2)
设是
中点,则
又面面
是
和面
所成角。
求得。
如右图,在四棱锥中,底面
为平行四边形,
,
,
为
中点,
平面
,
,
为
中点.
(1)证明://平面
;
(2)证明:平面
;
(3)求直线与平面
所成角的正切值.
正确答案
(1)证明:见解析;(2)证明:见解析;(3)
本题考查线面平行、线面垂直、面面垂直,解题的关键是正确运用线面平行、线面垂直、面面垂直的判定定理,属于中档题.
(Ⅰ)证明PB∥平面ACM,利用线面平行的判定定理,证明MO∥PB即可;
(Ⅱ)证明AD⊥平面PAC,利用线面垂直的判定定理,证明AD⊥AC,AD⊥PO即可;
(Ⅲ)根据AD⊥平面PAC,利用面面垂直的判定定理,可证平面PAD⊥平面PAC,从而得到线面角的求解。
(1)证明:连接
分别为
中点,
又
//平面
(2)证明:,
平面
,且
又为平面
内的两条相交直线
平面
(3)解:作OD中点N,连接MN,AN
分别为
中点
平面
平面
即为直线
与平面
所成角
(本题满分12分)
如图所示,已知M、N分别是AC、AD的中点,BC
CD.
(Ⅰ)求证:MN∥平面BCD;
(Ⅱ)求证:平面B CD平面ABC;
(Ⅲ)若AB=1,BC=,求直线AC与平面BCD所成的角.
正确答案
(1)见解析(2)见解析;(3).
本试题主要是考查了线面平行的证明以及面面垂直的正迷宫和线面角的求解的综合运用。
(1)因为因为分别是
的中点,所以
,利用线面平行的判定定理得到。
(2)因为平面
,
平面
,所以
.
又,所以
平面
.
(3)因为AB=1,BC=,求直线AC与平面BCD所成的角,故所以
为直线
与平面
所成的角.解三角形得到结论。
解 (1)因为分别是
的中点,所以
.
又平面
且
平面
,所以
平面
.………………..4分
(2)因为平面
,
平面
,所以
.
又,所以
平面
.
又平面
,所以平面
平面
.。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。8分
(3)因为平面
,所以
为直线
与平面
所成的角.
在直角中,
,所以
.所以
.
故直线与平面
所成的角为
.………………….12分
如图1,在边长为的正三角形
中,
,
,
分别为
,
,
上的点,且满足
.将△
沿
折起到△
的位置,使二面角
成直二面角,连结
,
.(如图2)
(Ⅰ)求证:⊥平面
;
(Ⅱ)求直线与平面
所成角的大小.
正确答案
(Ⅰ)证明见解析;(Ⅱ).
(I)在平面图形中证明,
即可.
(2)可以采用空间向量法求解,求出平面的法向量
,那么
与
的夹角(锐角)与所求线面角互余.
(Ⅰ)证明:取中点
,连结
因为,
,
所以,而
,即△
是正三角形.又因为
, 所以
.所以在图2中有
,
.
所以为二面角
的平面角.
又二面角为直二面角, 所以
.
又因为, 所以
⊥平面
,即
⊥平面
.
(Ⅱ)解:由(Ⅰ)可知⊥平面
,
,如图,以
为原点,建立空间直角坐标系
,
则,
,
,
.
在图1中,连结.因为
,
所以∥
,且
.所以四边形
为平行四边形.
所以∥
,且
.
故点的坐标为(1,
,0).图2
所以,
,
不妨设平面的法向量
,则
即令
,得
.
所以
故直线与平面
所成角的大小为
.
(本小题满分12分)
在中,若
,
于
,则
.在四面体
中,若
,
,
两两垂直,
底面
,垂足为
,则类似的结论是什么?并说明理由.
正确答案
见解析.
猜想出。
证明:∵,
,
两两垂直,
∴平面
.又∵
平面
, ∴
.
在中,有
,同理在
中,
再结合这两个式子问题得证。
解:如图,在四面体中,若
,
,
两两垂直,
底面
,垂足为
,则
. ………………… 4分
证明如下:
连接并延长交
于
,连接
.
∵,
,
两两垂直,
∴平面
.又∵
平面
, ∴
.
在中,有
. ①………………… 8分
又易证,
∴在中,
. ② ………………… 10分
将②代入①得 .………………… 12分
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