- 立体几何与空间向量
- 共2637题
已知且
,函数
,
,记
(1)求函数的定义域
及其零点;
(2)若关于的方程
在区间
内有解,求实数
的取值范围。
正确答案
(1),函数
的零点为
(2)①若
,则
,方程有解②若
,则
,方程有解
解析
解析:(1)(
且
)
,解得
,所以函数
的定义域为
……2分
令,则
…(*) ……3分
方程变为
,即
……………………5分
解得,
,经检验
是(*)的增根,所以方程(*)的解为
即函数的零点为
.……6分
(2)(
)
……8分
,设
……9分
函数在区间
上是减函数……………………11分
当时,此时
,
,所以
………………12分
①若,则
,方程有解…………………………13分
②若,则
,方程有解.…………………………14分
知识点
如图,在六面体中,
,
,
.求证:
(1);
(2).
正确答案
见解析
解析
证明:(1)取线段的中点
,连结
、
,
因为,
,
所以,
。
又,
平面
,所以
平面
。
而平面
,
所以.
(2)因为,
平面
,
平面
,
所以平面
。
又平面
,平面
平面
,
所以,同理得
,
所以。
知识点
如图,四棱锥中,
是
的中点,
,
,
面
,且
.
(1)证明:;
(2)证明:面
.
正确答案
见解析。
解析
证明:
(1)由面
,
,所以
. ……………………………3分
又 ,所以
. ………………………………………………………………6分
(2)
取中点
,连结
,则
,且
,……………………8分
又 所以
是平行四边形, …………9分
,且
所以面
. ………………………………12分
知识点
如图,在四棱锥E-ABCD中,底面ABCD为正方形, AE⊥平面CDE,已知AE=3,DE=4。
(1)若F为DE的中点,求证:BE//平面ACF;
(2)求直线BE与平面ABCD所成角的正弦值。
正确答案
见解析。
解析
(1)设AC与BD相交于G,连结GF。
正方形ABCD,,又
,
,2分
平面ACF,
平面ACF,
平面ACF 3分
(2)解法一:过E点作EH⊥AD,垂足为H,连结BH1分
平面CDE,
,又
,
,
平面ADE,
,
,
平面ABCD,
所以是直线BE与平面ABCD所成的角,4分
Rt中,AE=3,DE=4,
。
,
所以直线BE与平面ABCD所成角的正弦值为
, 4分
解法二:平面CDE,
,又
,
,
平面ADE,
,
, Rt
中,AE=3,DE=4,
,即
,
设直线BE与平面ABCD所成角为,
所以直线BE与平面ABCD所成角的正弦值为,4分
知识点
设,
分别是椭圆
:
的左、右焦点,过
作倾斜角为
的直线交椭圆
于
,
两点,
到直线
的距离为
,连结椭圆
的四个顶点得到的菱形面积为
.
(1)求椭圆的方程;
(2)过椭圆的左顶点
作直线
交椭圆
于另一点
.
(ⅰ)若点是线段
垂直平分线上的一点,且满足
,求实数
的值;
(ⅱ)过作垂直于
的直线
交椭圆
于另一点
,当直线
的斜率变化时,直线
是否过
轴上的一定点,若过定点,请给出证明,并求出该定点坐标;若不过定点,请说明理由。
正确答案
见解析。
解析
(1)设,
的坐标分别为
,其中
由题意得的方程为:
因到直线
的距离为
,所以有
,解得
…………………1分
所以有……………………①
由题意知: ,即
……②
联立①②解得:
所求椭圆的方程为
…………………………………………4分
(2)由(1)知:, 设
根据题意可知直线的斜率存在,可设直线斜率为
,则直线
的方程为
把它代入椭圆的方程,消去
,整理得:
由韦达定理得,则
,
,
,线段
的中点坐标为
………………6分
(ⅰ)当时, 则有
,线段
垂直平分线为
轴
于是
由,解得:
……………………………………………8分
当时, 则线段
垂直平分线的方程为
因为点是线段
垂直平分线的一点,
令,得:
,于是
由,解得:
代入,解得:
综上, 满足条件的实数的值为
或
………………………10分
(ⅱ)设,由题意知
的斜率
,直线
的斜率为
,则
由 化简得:
。
∵此方程有一根为, 得
,…………………………12分
, 则
所以的直线方程为
令,则
。
所以直线过
轴上的一定点
…………………………………………………14分
知识点
设正四棱锥的侧棱长为1,则其体积的最大值为 。
正确答案
;
解析
法1 设正四棱锥的底面边长为,则体积
,记
,
,利用导数可求得当
时,
,此时
;
法2 设正四棱锥的侧棱与底面所成角为,则
,
,记
,利用导数可求得当
时,
,此时
;
知识点
如图,四棱锥中,
是
的中点,
,
,
面
,且
.
(1)证明:;
(2)证明:面
.
正确答案
见解析。
解析
(1)由面
,
,所以
. ……………3分
又 ,所以
. ……………………………………………6分
(2)
取中点
,连结
,则
,且
,………8分
又 所以
是平行四边形, …………9分
,且
所以面
. …………………12分
知识点
如图,在直三棱柱ABC﹣A1B1C1中,AC⊥BC,BC=BB1,D为AB的中点。
(1)求证:BC1⊥平面AB1C;
(2)求证:BC1∥平面A1CD。
正确答案
见解析。
解析
(1)∵三棱柱ABC﹣A1B1C1为直三棱柱
∴CC1⊥平面ABC;
又∵AC⊂平面ABC
∴CC1⊥AC
又∵AC⊥BC,CC1∩BC=C
∴AC⊥平面B1C1CB
又∵B1C⊂平面B1C1CB
∴B1C⊥AC
又∵BC=BB1,
∴平面B1C1CB为正方形,
∴B1C⊥BC1,又∵B1C∩AC=C
∴BC1⊥平面AB1C;
(2)
连接BC1,连接AC1于E,连接DE,E是AC1中点,
D是AB中点,则DE∥BC1,
又DE⊂面CA1D1,BC1⊄面CA1D1∴BC1∥面CA1D
知识点
如图,在斜三棱柱 中,
,
,侧面
与底面ABC所成的二面角为120
,E、F分别是棱
、
的中点。
(1)求与底面ABC所成的角;
(2)证明EA1∥平面.
正确答案
见解析。
解析
(1)解:过作平面
平面
,垂足为
,连接
,并延长
交于
,连接
,于是
为
与底面
所成的角, ………….2分
因为,所以
为的
平分线
又因为,所以
,
且为
的中点
因此,由三垂线定理
因为,且
,所以
,
于是为二面角
的平面角,即
……….4分
由于四边形为平行四边形,得
所以,与底面
所成的角度为
………………………….8分
(2) 证明:设与
的交点为
,则点P为EG的中点,连结PF。
在平行四边形中,因为F是
的中点,所以
而EP平面
,
平面
,所以
平面
…….12分
知识点
如图, 在直三棱柱ABC-A1B1C1中,AC=3,BC=4,AA1=4,AB=5. 点D是AB的中点,
(1)求证:AC⊥BC1;
(2)求证:AC 1//平面CDB1;
(3)求异面直线 AC1与 B1C所成角的余弦值。
正确答案
见解析。
解析
(1)直三棱柱ABC-A1B1C1,底面三边长AC=3,BC=4,AB=5,
∴ AC⊥BC,
又因为 面ABC
又
面
面
AC⊥BC1;
(2)
设CB1与C1B的交点为E,连结DE,∵ D是AB的中点,E是BC1的中点,∴ DE//AC1,
∵ DE平面CDB1,AC1
平面CD
B1,∴ AC1//平面CDB1;
(3)∵ DE//AC1,∴ ∠CED为AC1与B1C所成的角,
在△CED中,ED=AC 1=
,CD=
AB=
,CE=
CB1=2
,
∴ ,
∴ 异面直线 AC1与 B1C所成角的余弦值.
知识点
如图,已知矩形所在平面与矩形
所在平面垂直,
,
=1,
,
是线段
的中点.
(1)求证:平面
;
(2)求多面体的表面积;
(3)求多面体的体积.
正确答案
见解析。
解析
(1)连接交
于点
,连接
, …… 1分
在矩形中,
为中点,
, ……… 3 分
,
,
平面
.
………… 4分
(2)由题设和图形易知:
CE⊥面ABCD , …………… 5分
………… 6分
,
……………8分
. ……………9分
(3)过点在面
内作
垂直于
点
,则
面
,
即的大小为四棱锥
-
的高,
=
=
, ………11分
=
. ……………………12分
知识点
如图,在四棱锥P—ABCD中,底面ABCD是正方形,PD⊥底面ABCD,M、N分别为PA、BC的中点,且PD=AD
(1)求证:MN//平面PCD;
(2)求证:平面PAC⊥平面PBD;
正确答案
见解析。
解析
(1)
取AD中点E,连接ME,NE. www.zxxk.com
由已知M,N分别是PA,BC的中点.
∴ME//PD,NE//CD……………………………………2分
又ME,平面MNE.
.
所以,平面MNE//平面PCD.…………………………4分
MN平面MNE
所以,MN//平面PCD………………………………6分
(2)因为四边形ABCD为正方形.
所以AC⊥BD.
又PD⊥平面ABCD.AC平面ABCD所以PD⊥AC.……………………………8分
又BDPD=D.
所以AC⊥平面PBD.………………………………………………………………10分
AC平面PAC
所以平面PAC⊥平面PBD…………………………………………………………12分
知识点
如图,在三棱锥中,
分别为棱
的中点,已知
。
(1)求证:直线PA∥平面DEF;
(2)平面BDE⊥平面ABC。
正确答案
见解析。
解析
(1)∵为
中点 ∴DE∥PA
∵平面DEF,DE
平面DEF ∴PA∥平面DEF
(2)∵为
中点 ∴
∵为
中点 ∴
∴ ∴
,∴DE⊥EF
∵,∴
∵ ∴DE⊥平面ABC
∵DE平面BDE, ∴平面BDE⊥平面ABC。
知识点
如图,四棱锥P—ABCD中,PD⊥平面ABCD,底面ABCD为矩形,PD=DC=4,AD=2,E为PC的中点.
(1)求证:AD⊥PC;
(2)求三棱锥P-ADE的体积;
(3)在线段AC上是否存在一点M,使得PA//平面EDM,若存在,求出AM的长;若不存在,请说明理由.
正确答案
见解析。
解析
(1)证明:因为PD⊥平面ABCD.
所以PD⊥AD.
又因为ABCD是矩形,
所以AD⊥CD.…………………………………………………………………2分
因为
所以AD⊥平面PCD.
又因为平面PCD,
所以AD⊥PC.………………………………4分
(2)解:因为AD⊥平面PCD,VP-ADE=VA-PDE,…………………………………6分
所以AD是三棱锥A—PDE的高.
因为E为PC的中点,且PD=DC=4,
所以
又AD=2,
所以………………………………8分
(3)
取AC中点M,连结EM、DM,
因为E为PC的中点,M是AC的中点,
所以EM//PA,
又因为EM平面EDM,PA
平面EDM,
所以PA//平面EDM.…………………………………………………………10分
所以
即在AC边上存在一点M,使得PA//平面EDM,AM的长为.………12分
知识点
如图,矩形ABCD中,平面
,
,
为
上的点,且
,
.
(1)求证:平面平面
;
(2)求证:平面平面
;
(3)求三棱锥的体积。
正确答案
见解析。
解析
(1)证明:∵AD平面ABE,AD//BC
∴BC平面ABE,……………………………………………………2分
则AEBC.又∵BF
平面ACE,则AE
BF.
∴AE平面BCE.…………………………………………………4分
(2)证明:依题意可知:G是AC中点。
∵BF平面ACE,则CE
BF,而BC=BE.
∴F是AC中点.……………………………………………………………………………6分
在AEC中,FG//AE,∴AE//平面BFD.…………………………………………………8分
(3)解法一:∵AE//平面BFD,∴AE//FG,
而AE平面BCE.∴
FG
平面BCE,
∴FG平面BCF.
∵G是AC中点,∴F是CE中点。
∴FG//AE且FG=AE=1.
BF平面ACE,∴BF
CE.…………………………………………………………………10分
∴Rt中,BF=CF=
CE=
∴.
∴.……………………………………………………12分
解法二:.……………………12分
知识点
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