- 立体几何与空间向量
- 共2637题
如图所示,正方形ABCD和矩形ADEF所在平面相互垂直,G是AF的中点。
(1)求证:AC∥平面GBE;
(2)若直线BE与平面ABCD成45o角,求平面GBE与平面ABCD所成的锐二面角的大小。
正确答案
见解析。
解析
证明:
连结BD交AC于点M,取BE的中点N,
连结MN,则MN∥ED且MN=ED,依题意,
知AG∥ED且AG=ED,
∴MN∥AG且MN=AG。
故四边形MNAG是平行四边形,
AM∥GN,即AC∥GN,
又∵,
∴ AC∥平面GBE。
(2)
延长EG交DA的延长线于H点,
连结BH,作AP⊥BH于P点,连结GP。
∵ 平面ABCD⊥平面ADEF,平面ABCD∩平面ADEF=AD ,
GH平面ADEF, GA⊥AD。
∴ GA⊥平面ABCD,由三垂线定理,知GP⊥BH,
故∠GPA就是所求二面角的平面角。
∵ 平面ABCD⊥平面ADEF,平面ABCD∩平面ADEF=AD ,ED⊥AD。
∴ ED⊥平面ABCD,
故∠EBD就是直线BE与平面ABCD成的角,
知∠EBD=45°,设AB=a,则BE=BD=a。
在ABH中:AH=AB= a,
BH=,AP=
=
a。
在GPA中:由AG=
=
a
=AP ,GA⊥AP,知∠GPA=45°。
故平面GBE与平面ABCD所成的锐二面角的大小为45°。
知识点
在四棱锥中,
平面
,
是正三角形,
与
的交点
恰好是
中点,又
,
,点
在线段
上,且
。
(1)求证:;
(2)求证:平面
;
(3)设平面平面
=
,试问直线
是否与直线
平行,请说明理由.
正确答案
见解析
解析
(1)证明:(I) 因为是正三角形,
是
中点,
所以,即
………………1分
又因为,
平面
,
………………2分
又,所以
平面
………………4分
又平面
,所以
………………5分
(2)在正三角形中,
………………6分
在,因为
为
中点,
,所以
,所以,
,所以
………………8分
所以,所以
………………9分
又平面
,
平面
,所 以
平面
………………11分
(3)假设直线,因为
平面
,
平面
,所以
平面
……12分
又平面
,平面
平面
,所以
……………13分
这与与
不平行,矛盾所以直线
与直线
不平行………………14分
知识点
已知函数f(x)=(ax+1)ex。
(1)求函数f(x)的单调区间;
(2)当a>0时,求函数f(x)在区间[2,0]上的最小值。
正确答案
见解析
解析
定义域为R,f′(x)=(ax+1)′ex+(ax+1)(ex)′=ex(ax+a+1),
(1)①当a=0时,f′(x)=ex>0,则f(x)的单调增区间为(﹣∞,+∞);
②当a>0时,解f′(x)>0得,,解f′(x)<0得,
,
则f(x)的单调增区间为,f(x)的单调减区间为
;
③当a<0时,解f′(x)>0得,,解f′(x)<0得,
,
则f(x)的单调增区间为,f(x)的单调减区间为
;
(2)①当时,即当a>1时,f(x)在
上是减函数,在
上是增函数,
则函数f(x)在区间[﹣2,0]上的最小值为 ;
②当时,即当0<a≤1时,f(x)在[﹣2,0]上是增函数,
则函数f(x)在区间[﹣2,0]上的最小值为,
综上:当a>1时,f(x)在区间[﹣2,0]上最小值为,当0<a≤1时,f(x)在区间[﹣2,0]上最小值为
。
知识点
已知某几何体的直观图和三视图如下图所示,其主(正)视图为矩形,左(侧)视图为等腰直角三角形,俯视图为直角梯形。
(1)求证:BC∥平面C1B1N;
(2)求证:BN⊥平面C1B1 N;
(3)求此几何体的体积。
正确答案
见解析。
解析
知识点
如图,在四棱台中,底面
是平行四边形,
,
。
(1)证明:平面
;
(2)证明://平面
。
正确答案
见解析。
解析
(1)证明:∵在△
中,由余弦定理得
,
∴,因此,
…
∵平面
,且
平面
.
∴
又,∴
平面
(2)
证明:连接,
,设
,连接
,
∵四边形是平行四边形,∴
由棱台定义及知
//
,且
,
∴四边形是平行四边形,因此
//
,
又∵平面
,
∴//平面
知识点
如图,在四棱锥中,底面
为正方形,
平面
,已知
,
为线段
的中点。
(1)求证:平面
;
(2)求四棱锥的体积。
正确答案
见解析。
解析
(1) 连结和
交于
,连结
,…………………………………………1分
为正方形,
为
中点,
为
中点,
, ……………………………………………………………………………4分
平面
,
平面
平面
,……………………………………………5分
(2) 作于
平面
,
平面
,
,
为正方形,
,
平面
,
平面
, ………………………………………………………………………7分
,
,
平面
………………………………8分
平面
,
平面
,
,
,
,
…………………………………………10分
四棱锥
的体积
…………………………………………12分
知识点
如图,四边形PCBM是直角梯形,,
,
,
,又
,
,
,直线
与直线
所成的角为60°。
(1)求证:;
(2)求三棱锥的体积.
正确答案
见解析。
解析
(1)证明:∵,
,又
∴ ⊥平面
,
平面ABC, ∴
……………… 5分
(2)过做
,连接
,
则,MN⊥平面ABC,
……………… 7分
在中,由余弦定理得,
在中,
, ∴
∴点M到平面的距离为
1,
而 ………… 10分.
∴ ………… 12分
知识点
如图,在底面为直角梯形的四棱锥中,
,
平面
,
,
,
。
(1)求证:;
(2)设AC与BD相交于点O,在棱上是否存在点
,使得
∥平面
?若存在,确定点
位置。
正确答案
见解析
解析
(1)在直角梯形ABCD中,
所以,所以
. …………4分
又因为,所以
由,所以
所以 …………7分
(2)存在点,使得
∥平面
,此时
…………9分
证明:在PC上取点使得
,连接OE.
由,
所以,可得
…………13分
又因为
所以∥平面
…………14分
知识点
已知直线l、m、n及平面、
,下列命题中的假命题是 ( )
正确答案
解析
l和n可满足平行、相交、垂直等多种情况。
知识点
如图所示,PA⊥平面ABCD,四边形ABCD为正方形,且2PA=AD, E、F、G、H分别是线段PA、PD、CD、BC的中点.
(1)求证:BC∥平面EFG;
(2)求证:DH⊥平面AEG;
(3)求三棱锥E-AFG与四棱锥P-ABCD的体积比.
正确答案
见解析。
解析
(1)∵BC∥AD,AD∥EF,∴BC∥EF,,,,,,,,,。2分
∥平面EFG,,,,,,,,,,,。3分
(2)∵PA⊥平面ABCD,∴PA⊥DH ,即 AE⊥DH,,,,,,,,,。5分
∵△ADG≌△DCH ,∴∠HDC=∠DAG,∠AGD+∠DAG=90°
∴∠AGD+∠HDC=90°
∴DH⊥AG
又∵AE∩AG=A,∴DH⊥平面AEG,,,,,,,,,,,。8分
(3),,,,,,,,,,,,,,。10分
,,,,,,,,,,,,,,。12分
知识点
如图1,在梯形中,
∥
,
,
将四边形沿
折起,使平面
垂直平面
,如图2,连结
.设
是
上的动点.
(1)若为
中点,求证:
∥平面
;
(2)若,求三棱锥
的体积.
正确答案
见解析。
解析
(1)取中点
,连接
, --------------------1分
∵ 分别是
的中点,
∥
且
--------------------2分
又∥
且
∥
且
四边形
为平行四边形. --------------------4分
∥
,又
平面
平面
∥平面
-----------6分
(2). -----------------8分
平面
平面
且交于
平面
是
点到平面
的距离,
又 ------------10分
. -----------------12分
知识点
在四棱锥中,底面
为直角梯形,
//
,
,
,
,
为
的中点。
(1)求证:PA//平面BEF;
(2)求证:。
正确答案
见解析
解析
(1)证明:连接AC交BE于O,并连接EC,FO
//
,
,
为
中点
AE//BC,且AE=BC
四边形ABCE为平行四边形 ………1分
O为AC中点 ………………………………...2分
又 F为AD中点
//
…………......….4分
..……..……..5分
//
………………………………………..……..……..7分
(2)连接
……….…………….8分
………………..………..9分
………………………….…….....12 分
…………………………………………………………….14 分
知识点
如图1,在直角梯形中,AD//BC,
=900,BA=BC .把ΔBAC沿
折起到
的位置,使得
点在平面ADC上的正投影
恰好落在线段
上,如图2所示,点
分别为线段PC,CD的中点,
(1) 求证:平面OEF//平面APD;
(2)求直线CD⊥与平面POF;
(3)在棱PC上是否存在一点,使得
到点P,O,C,F四点的距离相等?请说明理由。
正确答案
见解析
解析
(1)因为点在平面
上的正投影
恰好落在线段
上
所以平面
,所以
…………………2分
因为,所以
是
中点, …………………3分
所以 …………………4分
同理 又
所以平面平面
…………………6分
(2)因为,
所以 …………………7分
又平面
,
平面
所以
…………………8分
又 所以
平面
…………………10分
(3)存在,事实上记点为
即可 …………………11分
因为平面
,
平面
所以
又为
中点,所以
…………………12分
同理,在直角三角形中,
, …………………13分
所以点到四个点
的距离相等 …………………14分
知识点
如图,AD平面ABC,AD∥CE,AC=AD=AB=1,∠BAC=90°,凸多面体ABCED的体积为
,F为BC的中点.
(1)求证:AF∥平面BDE;
(2)求证:平面BDE平面BCE.
正确答案
见解析。
解析
(1)证明:∵AD⊥平面ABC,AC面ABC,AB
面ABC,
∴AD⊥AC,AD⊥AB,
∵AD∥CE,∴CE⊥AC
∴四边形ACED为直角梯形.……………(1分)
又∵∠BAC=90°,∴AB⊥AC,∴AB⊥面ACED.
………………(2分)
∴凸多面体ABCED的体积
求得CE=2.……………………………………………………(3分)
取BE的中点G,连结GF,GD,
则GF∥EC,GFCE=1,
∴GF∥AD,GF=AD,四边形ADGF为平行四边形,
∴AF∥DG.………………………………………………………(5分)
又∵GD面BDE,AF
面BDE,
∴AF∥平面BDE.………………………………………………(7分)
(2)证明:∵AB=AC,F为BC的中点,
∴AF⊥BC.………………………………………………………(8分)
由(1)知AD⊥平面ABC,AD∥GF,∴GF⊥面ABC.
∵AF面ABC,∴AF⊥GF. ……………………………………(9分)
又BCGF=F,∴AF⊥面BCE.…………………………………(10分)
又∵DG∥AF,∴DG⊥面BCE.……………………………(11分)
∵DG面BDE,∴面BDE⊥面BCE.……………………(12分)
知识点
已知如图:平行四边形ABCD中,BC=6,正方形ADEF所在平面与平面ABCD垂直,G,H分别是DF,BE的中点。
(1)求证:GH∥平面CDE;
(2)若CD=2,,求四棱锥F-ABCD的体积。
正确答案
见解析。
解析
(1)证法:∵EF//AD, AD//BC ∴EF//BC且EF=AD=BC
∴四边形EFBC是平行四边形 ∴H为FC的中点
又∵G是FD的中点
∴HG//CD
平面CDE,
平面CDE
∴GH//平面CDE
证法2:连结EA,∵ADEF是正方形 ∴G是AE的中点
∴在△EAB中,GH//AB
又∵AB//CD,∴GH//CD,
平面CDE,
平面CDE
∴GH//平面CDE
(2)∵平面ADEF⊥平面ABCD,交线为AD
且FA⊥AD, ∴FA⊥平面ABCD,
∵BC=6, ∴FA=6 又∵CD=2,, CD2+DB2=BC2
∴BD⊥CD
知识点
扫码查看完整答案与解析