- 立体几何与空间向量
- 共2637题
已知全集U=Z,集合A={0,1},B={-1,0,1,2},则图中阴影部分所表示的集合为
正确答案
解析
略
知识点
若函数在其定义域的一个子区间
内存在最小值,则实数k 的取值范围是( )。
正确答案
解析
因为定义域为
,又
,由
,得
.
据题意,,解得
知识点
如图,在△ABC中,D是AC的中点,E是BD的中点,AE的延长线交BC于F。
(1)求的值;
(2)若△BEF的面积为S1,四边形CDEF的面积为S2,求S1:S2的值。
正确答案
见解析。
解析
(1)过D点作DG∥BC,并交AF于G点,则易根据E是BD的中点,可得,△BEF≌△DEG,由全等三角形的性质可将BF:FC转化为DG:FC,再由平行线分线段成比例定理即可得到答案。
(2)△BEF以BF为底,△BDC以BC为底,由(I)的结论,我们可以求出两个三角形的底边长之比,及高之比,进而求出△BEF的面积S1,四边形CDEF的面积S2的比值。
解:(1)过D点作DG∥BC,并交AF于G点,∵E是BD的中点,∴BE=DE,
又∵∠EBF=∠EDG,∠BEF=∠DEG,∴△BEF≌△DEG,则BF=DG,∴BF:FC=DG:FC,
又∵D是AC的中点,则DG:FC=1:2,则BF:FC=1:2;即(5分)
(2)若△BEF以BF为底,△BDC以BC为底,则由(1)知BF:BC=1:3,
又由BE:BD=1:2可知h1:h2=1:2,其中h1、h2分别为△BEF和△BDC的高,
则,则S1:S2=1:5.(10分)
知识点
在中,角A、B、C所对的边分别为
、
、
,若
,则
.[来源:学§科§网]
正确答案
4
解析
略
知识点
64个正数排成8行8列,如右图所示:
其中 表示第i行第j列的数。已知每一行中的数依次都成等差数列;每一列中的数依次都成等比数列,且公比均为q:
(1)求和
的值:
(2)记第n行各项之和为且
),数列
,
,
满足
(m为非零常数),
且
,求
的取值范围;
(3)对(2)中, 记
,设
,求数列
中最大项的项数。
正确答案
见解析。
解析
(1)因为, 所以
.
又成等差数列,
所以.
(2)由(1)得,第一行所成等差数列公差为,
所以.
因为
.
所以,
所以.
因为,
所以.
整理得.
而 ,所以
,
所以是等差数列.
故.
因为,
所以.
所以.
所以,
所以.
所以的取值范围是
.
(3)因为是一个正项递减数列,
所以当,当
.(
,
)
所以中最大项满足
即
解得≤
.
又,且
,
所以,即
中最大项的项数为
知识点
如图,在四棱锥中,底面
是矩形,
平面
,
,
是
的中点。
(1)求三棱锥的体积;
(2)求异面直线和
所成的角(结果用反三角函数值表示)。
正确答案
见解析
解析
(1)依题意,平面
,底面
是矩形,高
,
,
(2分)
∴ (4分)
故. (7分)
(2)∵,所以
或其补角为异面直线
和
所成的角
,(2分)
又∵平面
,∴
,又
,∴
,∴
,
于是在中,
,
, (4分)
, (6分)[来源:学|科|网Z|X|X|K]
∴异面直线和
所成的角是
(或
). (7分)
知识点
图1是某种称为“凹槽”的机械部件的示意图,图2是凹槽的横截面(阴影部分)示意图,其中四边形ABCD是矩形,弧CmD是半圆,凹槽的横截面的周长为4.已知凹槽的强度与横截面的面积成正比,比例系数为,设AB=2x,BC=y。
(1)写出y关于x函数表达式,并指出x的取值范围;
(2)求当x取何值时,凹槽的强度最大。
正确答案
见解析。
解析
(1)易知半圆CmD的半径为x,故半圆CmD的弧长为πx。
所以4=2x+2y+πx,
得
依题意知:0<x<y
得
所以,(
),
(2)依题意,设凹槽的强度为T,横截面的面积为S,则有
=
=
=,
因为,
所以,当时,凹槽的强度最大,
答:当时,凹槽的强度最大。
知识点
如图所示,四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是边长为2的菱形,Q是棱上的动点。
(1)若Q是PA的中点,求证:PC//平面BDQ;
(2)若PB=PD,求证:BD⊥CQ;
(3)在(2)的条件下,若PA=PC,PB=3,∠ABC=60º,求四棱锥P-ABCD的体积。
正确答案
见解析
解析
(1)连结AC,交BD于O。
因为 底面ABCD为菱形,
所以 O为AC中点。
因为 Q是PA的中点,
所以 OQ// PC,
因为OQ平面BDQ,PC
平面BDQ,
所以PC//平面BDQ。 ……………………5分
(2)因为 底面ABCD为菱形,
所以 AC⊥BD,O为BD中点。
因为 PB=PD,
所以 PO⊥BD。
因为 PO∩BD =O,
所以 BD ⊥平面PAC,因为 CQ平面PAC,
所以 BD⊥CQ。 ……………………10分
(3)因为 PA=PC,
所以 △PAC为等腰三角形 。
因为 O为AC中点,
所以 PO⊥AC。
由(2)知 PO⊥BD,且AC∩BD =O,
所以 PO⊥平面ABCD,即PO为四棱锥P-ABCD的高。
因为四边形是边长为2的菱形,且∠ABC=60º,
所以BO=,
所以PO=。
所以 ,即
。 ……………………14分
知识点
矩形的边长
,
,
为
的中点。
(1)求异面直线与
所成的角的大小;
(2)求四棱锥的侧面积。
正确答案
(1)(2)
解析
解析:(1)取的中点
,连
、
。
,
的大小等于异面直线
与
所成的角或其补角的大小,……2分
由,
,
平面
,
是矩形,得
,
,
,
,
,………………5分
异面直线
与
所成的角的大小等于
,………………6分
(2)平面
,
,
,
,
,
。
,
,
平面
,
,
,
。
…………………………9分
连,由
,得
,同理
,
,又
,由勾股定理逆定理得
,
.
四棱锥
的侧面积为
,………………12分
知识点
如图,在四棱锥P‐ABCD中,四边形ABCD为正方形,PA⊥平面ABCD,E为PD
的中点,求证:
(1)PB∥平面AEC;
(2)平面PCD⊥平面PAD。
正确答案
见解析
解析
(1)证明:连结交
于点
,连结
。
因为为
中点,
为
中点,
所以,
因为平面
,
平面
,
所以平面
,
(2)证明:因为平面
,
平面
,所以
,
因为在正方形中
且
,
所以平面
。
又因为平面
,所以平面
平面
。
知识点
如图,在三棱柱中,各个侧面均是边长为
的正方形,
为线段
的中点。
(1)求证:⊥平面
;
(2)求证:直线∥平面
;
(3)设为线段
上任意一点,在
内的平面区域(包括边界)是否存在点
,使
,并说明理由。
正确答案
见解析
解析
(1)证明:因为三棱柱的侧面是正方形,
所以,
.
所以底面
。
因为底面
,所以
。
由已知可得,底面为正三角形。
因为是
中点,所以
。
因为,所以
平面
。 ……… 5分
(2)证明:如图,连接交
于点
,连接
。
显然点为
的中点。
因为是
中点, 所以
,
又因为平面
,
平面
,
所以直线平面
。 ……… 10分
(3)在内的平面区域(包括边界)存在一点
,使
。
此时点是在线段
上. 证明如下:
过作
交线段
于
,
由(1)可知平面
,而
平面
,
所以。
又,
,所以
平面
。
又平面
,所以
。 ……… 14分
知识点
设m、n是两条不同的直线,是两个不同的平面,以下命题正确的是 ( )
正确答案
解析
举反例否定A、B、C
排除A、B、C
或直接据D推断,选“D”。
知识点
如图,在直三棱柱ABC-中 ,AB=BC=B
,
,点E、F分别是棱AB、BC上的动点,且AE=BF。
(1)求证:;
(2)当三棱锥的体积取得最大值时,求
与
所成角的余弦值。
正确答案
见解析
解析
解析:(1)证明:连由题设知侧面
为正方形
又
(6分)
另证:建立空间直角坐标系,证明 (略)
(2)设AE=,则
当且仅当时取等号,此时E、F分别是AB与BC的中点 (8分)
取的中点M连EF、FM,则EF
为平行四边形
与
所成的角就是
,连
(10分)
在中,
根据余弦定理得 (13分)
知识点
如图,在底面为直角梯形的四棱锥P-ABCD中AD∥BC,∠ABC=90°PD⊥平面ABCD,AD=1,AB= ,BC=4。
(1)求证:BD⊥PC;
(2)求直线AB与平面PDC所成的角;
(3)在线段PC上是否存在一点E,使得DE∥平面PAB?若存在,确定点E的位置;若不存在,请说明理由。
正确答案
见解析
解析
(1)证明:在直角△ABD中,AD=1,AB=,所以BD=2
∴∠ABD=30°
∴∠DBC=60°
在△DBC中,CD2=BD2+BC2-2BD×BC×cos60°=4+16-2×2×4×=12
∴BC2=CD2+BD2,
∴BD⊥CD
∵PD⊥平面ABCD,BD⊂平面ABCD
∴PD⊥BD
∵PD∩CD=D
∴BD⊥平面PCD
∵PC⊂平面PCD
∴BD⊥PC;
(2)解:∵PD⊥平面ABCD,PD⊂平面ABCD。
∴平面PDC⊥平面ABCD。
过D作DF∥AB交BC于F,过点F作FG⊥CD交CD于G,则∠FDG为直线AB与平面PDC所成的角。
在Rt△DFC中,∠DFC=90°,DF=,CF=3,
∴tan∠FDG=,∴∠FDG=60°。
即直线AB与平面PDC所成角为60°。
(3)解:存在,且满足
连接EF,∵DF∥AB,∴DF∥平面PAB。
又∵DE∥平面PAB,DE∩DF=D
∴平面DEF∥平面PAB,
∵EF⊂平面DEF,∴EF∥AB。
又∵AD=1,BC=4,BF=1
∴
知识点
如图,在Rt△AOB中,∠OAB= ,斜边AB=4。Rt△AOC可以通过Rt△AOB以直线AO为轴旋转得到,且二面角B-AO-C为直二面角。D是AB的中点。
(1)求证:平面COD⊥平面AOB;
(2)求异面直线AO与CD所成角的大小。
(3)求CD与平面所AOB所成角的最大值.
正确答案
见解析
解析
(1)∵Rt△AOC可以通过Rt△AOB以直线AO为轴旋转得到
∴CO⊥AO,BO⊥AO
又∵二面角B-AO-C是直二面角
∴∠BOC是二面角B-AO-C的平面角
∴∠BOC=90°
∴CO⊥BO,又AO∩BO=O
∴CO⊥平面AOB
∵CO平面COD
∴平面COD⊥平面AOB
(2)作DE⊥OB,垂足为E,连接CE,所以DE∥AO
∴∠CDE是异面直线AO与CD所成的角。
在 Rt△COE中,CO=BO=2,OE=BO=1
∴CE=,又∵DE
=AO=
∴CD=∴在Rt△CDE中,
cos∠CDE=
∴异面直线AO与CD所成角为arcos。
(3)由(I)知,CO⊥平面AOB(这是保证),∴∠CDO是CD与平面AOB所成的角,且tan∠CDO==
显然,当OD最小时,∠CDO最大;.这时,OD⊥AB,垂足为D,在三角形AOB中,
,
,tanCDO=,
∴CD与平面AOB所成最大角的正切值为。
知识点
扫码查看完整答案与解析