- 立体几何与空间向量
- 共2637题
如图,四棱锥的底面
为菱形,
,
底面
,
,
为
的中点。
(1)求证:平面
;
(2)求三棱锥的体积
;
(3)在侧棱上是否存在一点
,满足
平面
,若存在,求
的长;若不存在,说明理由。
正确答案
见解析
解析
(1)证明:设、
相交于点
,连结
,
底面
为菱形,
为
的中点,
又为
的中点,
. …………3分
又平面
,
平面
,
平面
. …………5分
(2)解:因为底面为菱形,
,所以
是边长为
正三角形,
又因为底面
,所以
为三棱锥
的高,
. …………8分
(3)解:因为底面
,所以
,
又底面
为菱形,
,
,
平面
,
平面
,
平面
,
. …………10分
在内,易求
,
,
在平面内,作
,垂足为
,
设,则有
,解得
. …………12分
连结,
,
,
,
平面
,
平面
,
平面
.
所以满足条件的点存在,此时
的长为
. …………14分
知识点
已知在四棱锥P﹣ABCD中,底面ABCD是矩形,PA⊥平面ABCD,AB=2,PA=AD=1,E,F分别是AB、PD的中点。
(1)求证:AF⊥平面PDC;
(2)求三棱锥B﹣PEC的体积;
(3)求证:AF∥平面PEC。
正确答案
见解析。
解析
(1)证明:∵PA⊥平面ABCD,∴PA⊥CD,
由底面ABCD是矩形,∴CD⊥DA,又PA∩AD=A,∴CD⊥平面PAD,
∴CD⊥AF。
∵PA=AD=1,F是PD的中点,
∴AF⊥PD,
又PD∩DC=D,∴AF⊥平面PDC。
(2)解:=
,
∵PA⊥平面ABCD,
VB﹣PEC=VP﹣BEC==
。
(3)
取PC得中点M,连接MF、ME。
∵,
,E是AB的中点,∴
,
∴四边形AEMF是平行四边形,
∴AF∥EM。
又AF⊄平面PEC,EM⊂平面PEC,
∴AF∥平面PEC。
知识点
如图(3),在等腰梯形CDEF中,CB、DA是梯形的高,,
,现将梯形沿CB、DA折起,使EF//AB且
,得一简单组合体
如图(4)示,已知
分别为
的中点。
(1)求证:平面
;
(2)求证:平面
;
(3)若,求四棱锥F-ABCD的体积.
正确答案
见解析。
解析
(1)
证明:连结,∵四边形
是矩形,
为
中点,
∴为
中点,在
中,
为
中点,故
∵平面
,
平面
,
平面
;
(2)依题意知 且
∴平面
∵平面
,∴
,
∵为
中点,∴
结合,知四边形
是平行四边形
∴,
而,∴
∴
,即
又 ∴
平面
,
(3)解法一:过F点作交AB于Q点,由(2)知△PAE为等腰直角三角形,
∴,从而
,
∴,
又由(2)可知平面ABCD,
∴,
解法2:∵三棱锥F-CBD与F-ABD等底等高,∴
∴,
由(2)知△PAE为等腰直角三角形,∴,从而
故
∴
∴
知识点
在四棱锥中,底面
是正方形,
为
的中点.
(1)求证:∥平面
;
(2)求证:;
(3)若在线段
上是否存在点
,使
?若存在,求出
的值,若不存在,请说明理由。
正确答案
见解析
解析
(1)连接.
由是正方形可知,点
为
中点.
又为
的中点,
所以∥
………………….2分
又
所以∥平面
………….4分
(2)证明:由
所以
由是正方形可知,
又
所以………………………………..8分
又
所以…………………………………………..9分
(3)在线段上存在点
,使
. 理由如下:
如图,取中点
,连接
.
在四棱锥中,
,
所以.…………………………………………………………………..11分
由(2)可知,而
所以,
因为
所以…………………………………………………………. 13分
故在线段上存在点
,使
.
由为
中点,得
…………………………………………… 14分
知识点
如图,在三棱锥中,
平面
,
,
,
,
分别是
的中点,
(1)求三棱锥的体积;
(2)若异面直线与
所成角的大小为
,求
的值.
正确答案
(1)(2)
解析
解析:
(1)由已知得, ………2分
所以 ,体积 ………5分
(2)取中点
,连接
,则
,
所以就是异面直线
与
所成的角
. ………7分
由已知,,
. ………10分
在中,
,
所以,. ………12分
(其他解法,可参照给分)
知识点
已知:正方体,
,E为棱
的中点。
(1)求证:;
(2)求证:平面
;
(3)求三棱锥的体积。
正确答案
见解析。
解析
(1)
证明:连结,则
//
,
∵是正方形,∴
,∵
面
,∴
。
又,∴
面
。
∵面
,∴
,
∴。
(2)证明:
作的中点F,连结
。
∵是
的中点,∴
,
∴四边形是平行四边形,∴
,
∵是
的中点,∴
,
又,∴
。
∴四边形是平行四边形,
//
,
∵,
,
∴平面面
。
又平面
,∴
面
。
(3),
。
知识点
如图,矩形ABCD中,对角线AC、BD的交点为G,AD⊥平面ABE,AE⊥EB,AE=EB=BC=2,F为CE上的点,且BF⊥CE。
(1)求证:AE⊥平面BCE;
(2)求证:AE∥平面BFD;
(3)求三棱锥C-GBF的体积。
正确答案
见解析。
解析
知识点
如图,在三棱锥中,
平面
,
,
为侧棱
上一点,它的正(主)视图和侧(左)视图如图所示。
(1)证明:平面
;
(2)求三棱锥的体积;
(3)在的平分线上确定一点
,使得
平面
,并求此时
的长。
正确答案
见解析。
解析
(1)因为平面
,所以
,
又,所以
平面
,所以
。
由三视图可得,在中,
,
为
中点,所以
,所以
平面
。
(2)由三视图可得,
由⑴知,
平面
,
又三棱锥的体积即为三棱锥
的体积,
所以,所求三棱锥的体积,
(3)取的中点
,连接
并延长至
,使得
,点
即为所求。
因为为
中点,所以
,
因为平面
,
平面
,所以
平面
,连接
,
,四边形
的对角线互相平分,所以
为平行四边形,所以
,又
平面
,所以在直角
中,
。
知识点
设、
是两条不同的直线,
、
、
是三个不同的平面。给出下列四个命题:
①若,
,则
②若
、
,
,
,则
③若,
,
,则
④若
,
,
,则
其中,正确命题的个数是
正确答案
解析
略
知识点
如图,在四棱锥中,底面
是
正方形,其他四个侧面都是等边三角形,
与
的交点为
,
为侧棱
上一点。
(1)当为侧棱
的中
点时,求证:
∥平面
;
(2)求证:平面平面
。
正确答案
见解析
解析
(1)连接,由条件可得
∥
.
因为平面
,
平面
,
所以∥平面
.-----------------------7分
(2)证明:由已知可得,,
是
中点,
所以,
又因为四边形是正方形,所以
.
因为,所以
.
又因为,所以平面
平面
.-----------14分
知识点
如图,在轴的正半轴上依次有点
,其中点
、
,且
,在射线
上依次有点
,点
的坐标为(3,3),且
.
(1)求(用含
的式子表示);
(2)求点、
的坐标(用含
的式子表示);
(3)设四边形面积为
,问
中是否存在两项
,
,使得
,
,
成等差数列?若存在,求出所有这样的两项,若不存在,请说明理由.
正确答案
见解析
解析
(1), (2分)
(4分)
(2)由(1)的结论可得
(2分)
的坐标
, (3分)
(
)且
是以
为首项,
为公差的等差数列 (5分)
的坐标为
.(6分)
(3)连接,设四边形
的面积为
,则
(2分)
不妨设成等差数列,
又是单调递减数列。
是等差中项,即
,∴
,即
1)当,
时,得
,
是唯一解,∴
,
,
成等差数列(4分)
2)当,
时,即
,① ∵
,
∴是单调递减数列.当
时,
,①式右边小于0,矛盾, (6分)
3)当时,
不可能成立。
∵,∴数列
是递减数列,
当时,
,由
(
)知,
∴(当且仅当
时等号成立)
∴对任意
(
)恒成立,
即当时,
中不存在不同的三项恰好成等差数列.
综上所述,在数列中,有且仅有
成等差数列. (8分)
知识点
如图,在直三棱柱中,
,
,
。
(1)求三棱柱的表面积
;
(2)求异面直线与
所成角的大小(结果用反三角函数表示)。
正确答案
见解析
解析
(1)在△中,因为
,
,
,所以
,(1分)
,(1分)
所以
,…………(3分)
(2)连结,因为
∥
,所以
就是异面直线
与
所成的角(或其补角),……(1分)
在△中,
,
,
,…………(1分)
由余弦定理,,(3分)所以
(1分)
即异面直线与
所成角的大小为
,……(1分)
知识点
已知数列是各项均不为0的等差数列,公差为d,
为其前n项和,且满足
,
,数列
满足
,
,
为数列
的前n项和。
(1)求数列的通项公式
和数列
的前n项和
;
(2)若对任意的,不等式
恒成立,求实数
的取值范围;
(3)是否存在正整数,使得
成等比数列?若存在,求出所有
的值;若不存在,请说明理由。
正确答案
(1),
(2)
(3)当
,
时,
数列
中的
成等比
数列
解析
解析:(1)(法一)在中,令
,
,
得 即
解得,
,
又时,
满足
,
,
。
(2)①当为偶数时,要使不等式
恒成立,即需不等式
恒成立。
,等号在
时取得。
此时
需满足
。 [来源:www.shulihua.net]
②当为奇数时,要使不等式
恒成立,即需不等式
恒成立。
是随
的增大而增大,
时
取得最小值
。
此时
需满足
。
综合①、②可得的取值范围是
。
(3),
若成等比数列,则
,
即。
由,可得
,即
,
。
又,且
,所以
,此时
。
因此,当且仅当,
时,
数列
中的
成等比
数列,…16分
[另解] 因为,故
,即
,
,(以下同上 )。
知识点
如图,在棱长为的正方体
中,
、
分别是
、
的中点。
(1)求三棱锥的体积。
(2)求异面直线与
所成角的大小(结果用反三角函数值表示)。
正确答案
(1)(2)
解析
解析:(1)…………………………1分
由题意得
平面
且
…………………………3分
…………………………5分
…………………………6分
(2)取的中点为
,连接
,
由于,所以直线
与
所成的锐角或直角即为异面直线
与
所成的角……9分
在中,
,
,
由余弦定理得,……12分
所以
即异面直线与
所成的角的大小为
…………14分
知识点
如图,在直三棱柱中,
,
,
,点
分别在棱
上,且
。
(1)求三棱锥的体积;
(2)求异面直线与
所成的角的大小。
正确答案
(1)(2)
解析
解析:(1) …6分
(2)连接,由条件知
,所以
就是异面直线
与
所成的角。2分
在中,
,所以
, ………………2分
所以异面直线与
所成的角为
。 …………………………………2分
知识点
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