- 立体几何与空间向量
- 共2637题
如图,已知直角三角形的三边
的长度成等差数列,点
为直角边AB的中点,点D在斜边AC上,且
,若
,则
正确答案
解析
三边的长度成等差数列,设为
,则
,则
,不妨令
因此三边长分别为,
,
.
由得:
,即
,
,
所以,因此选B.
知识点
在三棱锥中,
是边长为
的正三角形,平面
平面
,
,
、
分别为
、
的中点。
(1)证明:;
(2)求二面角的正切值;
(3)求点到平面
的距离。
正确答案
见解析。
解析
解法一:
(1)取中点
,连结
、
.
∵,
∴
,
,
∴平面
,又
平面
,∴
.
(2)
∵平面
,
平面
,∴平面
平面
.
过作
于
,则
平面
,
过作
于
,连结
,则
,
为二面角
的平面角。
∵平面平面
,
,∴
平面
.
又平面
,∴
.∵
,
∴,且
.
在正中,由平几知识可求得
,
在中,
∴二面角的正切值为
.
(3)在中,
,∴
,
.
设点到平面
的距离为
,
∵,
平面
,∴
,
∴.即点
到平面
的距离为
.
解法二:
(1)取中点
,连结
、
.∵
,
,
∴,
.∵平面
平面
,
平面平面
,∴
平面
,∴
.
如图所示建立空间直角坐标系,则
,
,
,
,∴
,
,
∵,∴
.
(2)∵,
,又
,∴
,
.
设为平面
的一个法向量,则
,
取,
,
,∴
.又
为平面
的一个法向量,
∴,得
∴.即二面角
的正切值为
.
(3)由(1)(2)得,又
为平面
的一个法向量,
,
∴点到平面
的距离
.
知识点
如图,在斜三棱柱ABC﹣A1B1C1 中,侧面AA1B1B⊥底面ABC,侧棱AA1与底面ABC成600的角,AA1=2.底面ABC是边长为2的正三角形,其重心为G点,E是线段BC1上一点,且BE=BC1。
(1)求证:GE∥侧面AA1B1B;
(2)求平面B1GE与底面ABC所成锐二面角的大小。
正确答案
见解析
解析
(1)证明:如图,
连结B1E并延长延长B1E交BC于F,∵△B1EC1∽△FEB,BE=EC1
∴BF=B1C1=
BC,从而F为BC的中点。
∵G为△ABC的重心,∴A、G、F三点共线,且=
=
,∴GE∥AB1,
又GE⊄侧面AA1B1B,∴GE∥侧面AA1B1B
(2)解:如图,
在侧面AA1B1B内,过B1作B1H⊥AB的延长线于H,垂足为H,∵侧面AA1B1B⊥底面ABC,
∴B1H⊥底面ABC,又侧棱AA1与底面ABC成600的角,AA1=2,
∴∠B1BH=60°,BH=1,B1H=。
在底面ABC内,过H作HT⊥AF的延长线于T,垂足为T,连B1T,由三垂线定理有B1T⊥AF,
又平面B1GE与底面ABC的交线为AF,∴∠B1TH为所求二面角的平面角。
∴AH=AB+BH=3,∠HAT=30°,∴HT=AHsin30°=,
在Rt△B1HT中,tan∠B1TH==
,
从而平面B1GE与底面ABC所成锐二面角的大小为arctan。
知识点
在四棱锥中,底面
是菱形,
.
(1)若平面平面
,求证:
;
(2)若,
,求直线
与平面
所成角的正弦值;
(3)在棱上是否存在点
(异于点
),使得
平面
. 若存在,求出
的值;若不存在,说明理由.
正确答案
见解析
解析
解析:(1)底面是菱形,∴
∵面面
,面
面
,
面
∴面
∵
面
, ∴
∵底面是菱形, ∴
,故
(2)设点到平面
距离为
,
与平面
所成角为
,则
∵,∴
∵
, ∴
面
∵,又
∴
,
即
∴,故直线AB与平面AD所成角的正弦值为
(3)不存在满足题中条件的点,下面用反证法证明.
假设在棱上存在点
(异于点
)使得
平面
又菱形中
,∵
面
,
面
∴面
∵
面
,
面
,
∴面面
,而平面
与平面
相交矛盾,故不存在这样的点
知识点
已知向量.
(1)若且
,试求
的值;
(2)设试求
的对称轴方程,对称中心,单调递增区间。
正确答案
见解析
解析
解析:(1)
。
。
(2)由题意得。
令;
令
令可得
单调递增区间为
。
知识点
在△中,
,
,
,则
( )
正确答案
解析
由得,
是
的中点,所以
.
,选C.
知识点
已知平面平面
,
矩形
的边长
,
.
(1)证明:直线平面
;
(2)求直线和底面
所成角的大小.
正确答案
见解析
解析
解析:(1)因为四边形是矩形
,…………………2分
又平面
…………………4分
平面
…………………5分
所以直线平面
……………6分
(2)由条件平面平面
平面平面
过点P作,……………7分
又因为
根据平面和平面垂直的性质定理得
平面
,
平面
……………9分
所以,直线是直线
在平面
内的射影
直线
和底面
所成角,
且……………10分
在中,
因为所以
在中,
,
…………11分
直线和底面
所成角的大小为
.…………12分
知识点
已知椭圆的离心率为
,点
,
为
上两点,斜率为
的直线与椭圆
交于点
,
(
,
在直线
两侧)。
(1)求四边形面积的最大值;
(2)设直线,
的斜率为
,试判断
是否为定值,若是,求出这个定值;若不是,说明理由。
正确答案
见解析
解析
解析:(1),设椭圆
,将点
代入椭圆,得
,
所以椭圆的方程为
…………2分
设直线的方程为,
,得
则,
ww …………4分
又
=
显然当时,
=
…………6分
(2)设直线、
的方程分别为
,①
②(
)
将②代入①得:则
…………8分
同理:
…………10分
化简得:
即为定值。 …………12分
知识点
已知向量a与b的夹角为60º,且|a|=1,|b|=2,那么的值为 ▲ 。
正确答案
7
解析
=a2+ b2+2ab = a2+ b2+2|a||b| cos60º=12+22+2x1x2=7
知识点
向量,则向量
模的最小值是
正确答案
解析
,
,所以当
时,
模的最小值是
.
知识点
如图,在长方体中,点
在棱
的延长线上,且
。
(1)求证:∥平面
;
(2)求证:平面平面
;
(3)求四面体的体积。
正确答案
见解析
解析
(1)证明:连
四边形
是平行四边形
则 又
平面
,
平面
//平面
(2) 由已知得则
由长方体的特征可知:平面
而
平面
, 则
平面
又
平面
平面
平面
(3)四面体D1B1AC的体积
知识点
已知某几何体的三视图如图所示,则该几何体的体积为 。
正确答案
解析
解:由已知中的三视图可得几何体是一个三棱锥
且棱锥的底面是一个以(2+1)=3为底,以1为高的三角形
棱锥的高为3
故棱锥的体积V=•
(2+1)•1•3=
故答案为:。
知识点
如图,在三棱柱ABC-A1B1C1中,
(1)若BB1=BC,B1C⊥A1B,证明:平面AB1C平面A1BC1;
(2)设D是BC的中点,E是A1C1上的一点,且A1B∥平面
正确答案
解析
(1)因为BB1=BC,所以侧面BCC1B1是菱形,所以B1C⊥BC1,
又因为B1C⊥A1B ,且A1B∩BC1=B,所以BC1⊥平面A1BC1,
又B1C平面AB1C ,所以平面AB1C⊥平面A1BC1 ,
(2)设B1D交BC1于点F,连结EF,则平面A1BC1∩平面B1DE=EF。
因为A1B//平面B1DE, A1B平面A1BC1,所以A1B//EF,
所以=
。
又因为=
,所以
=
,
知识点
在如图所示的四棱锥中,已知
平面
∥
为
的中点.
(1)求异面直线与
所成的角;
(2)求证:平面平面
;
(3)求直线与平面
所成角的余弦值.
正确答案
见解析。
解析
(1)∵∥
∴异面直线与
所成的角即是直线
与
所成的角
所以即是异面直线
与
所成的角
∵平面
∴,
又,所以
平面
, 所以
平面
由已知可求得, 又
∴在中,
即异面直线与
所成的角的正切值为
(2)∵⊥平面
,
∴⊥
,
又
∴,
∵
∴⊥平面
又⊂平面
所以平面⊥平面
(3)
取中点
,则
∥
,
由(Ⅱ)知⊥平面
则⊥平面
所以为直线
与平面
所成的角
=
=
,
=
∴
即直线与平面
所成角的正切值为
知识点
已知正四棱柱ABCD﹣A1B1C1D1中,AA1=2AB,E为AA1中点,则异面直线BE与CD1所成角的余弦值为( )
正确答案
解析
如图连接A1B,则有A1B∥CD1,
∠A1BE就是异面直线BE与CD1所成角,
设AB=1,
则A1E=AE=1,∴BE=,A1B=
。
由余弦定理可知:cos∠A1BE=。
故选C。
知识点
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