- 立体几何与空间向量
- 共2637题
如图,三棱柱中,侧棱垂直于底面,
,
,D是棱
的中点.
(1)求异面直线和
所成的角;
(2)证明:平面⊥平面
.
正确答案
见解析
解析
(1)由题设知AA1//BB1,
所以异面直线DC1和BB1所成的角为。
因为侧棱垂直底面,
。
又AC=BC=AA1,D是棱AA1的中点,
是等腰直角三角形。
。
所以,异面直线和
所成的角为
··············6分
(2)由题设知,
又
由题设知
,即
又,
平面
⊥平面
··············13分
知识点
如图,三棱柱ABC﹣A1B1C1中,侧棱垂直底面,∠ACB=90°,AC=BC=AA1,D是棱AA1的中点。
(1) 证明:平面BDC1⊥平面BDC
(2)平面BDC1分此棱柱为两部分,求这两部分体积的比。
正确答案
见解析
解析
证明:(1)由题设知BC⊥CC1,BC⊥AC,CC1∩AC=C,
∴BC⊥平面ACC1A1,又DC1⊂平面ACC1A1,
∴DC1⊥BC。
由题设知∠A1DC1=∠ADC=45°,
∴∠CDC1=90°,即DC1⊥DC,又DC∩BC=C,
∴DC1⊥平面BDC,又DC1⊂平面BDC1,
∴平面BDC1⊥平面BDC;
(2)设棱锥B﹣DACC1的体积为V1,AC=1,由题意得V1=×
×1×1=
,
又三棱柱ABC﹣A1B1C1的体积V=1,
∴(V﹣V1):V1=1:1,
∴平面BDC1分此棱柱两部分体积的比为1:1。
知识点
如图,四边形与
都是边长为a的正方形,点E是
的中点,
(1) 求证:;
(2) 求证:平面
(3) 求体积与
的比值。
正确答案
见解析。
解析
(1)
设BD交AC于M,连结ME.
∵ABCD为正方形,所以M为AC中点,
又∵E为的中点 ∴ME为
的中位线
∴又∵
∴. …………………4分
(2)∵ABCD为正方形 ∴
∵.
又
∵
∴. …………………8分
(3)(要有计算过程) …………………12分
知识点
已知,其中实数
满足
,且
的最大值是最小值的4倍,则
的值是
正确答案
解析
由题意可得,B(1,1)∴a<1,不等式组表示的平面区域为如图所示的△ABC及其内部,
由可得
,则
表示直线
在y轴上的截距,截距越大,
越大。
作直线L:y=-2x,把直线向可行域平移,当直线经过C时最小,当直线经过点B时,
最大,由
得
,此时
,
由 得
,此时
,
所以,
,
故选:B
知识点
如图,四棱锥中,
,
,侧面
为等边三角形,
.
(1)证明:平面平面
;
(2)求点到平面SDC的距离.
正确答案
见解析
解析
(1)如图取中点,连结
、
,依题意四边形
为矩形,
,
侧面SAB为等边三角形,
则
且,而
满足
,
为直角三角形,即
,
平面
,
平面
平面
(2) 由(1)可知平面
,则
,
,
平面
,
,
由题意可知四边形为梯形,且
为高,所以
设点到平面
的距离为
,由于
,则有
,
,因此点
到平面
的距离为
.
知识点
已知ABC是边长为3的等边三角形,点D、E分别是边AB、AC上的点,且满足==.将ADE沿DE折起到1ADE的位置,并使得平面A1DE⊥平面BCED.
(1)求证:A1D⊥EC;
(2)求三棱锥E-A1CD的高。
正确答案
见解析
解析
解析:(1)因为等边△的边长为3,且
,
所以,
. 在△
中,
,
由余弦定理得.
因为,
所以. ………………………3分
折叠后有
,
因为平面平面
, 又平面
平面
,
平面
,
,所以
平面
故A1D⊥EC.…………6分
(2)法一:由(2)的证明,可知,
平面
.
以为坐标原点,以
射线
、
、
分别为
轴、
轴、
轴的正半轴,建立空间直角坐标系
如图 , 作
于点
,连结
、
,设
, 则
,
,
,
所以,
,
,
所以
因为平面
, 所以平面
的一个法向量为
…8分
设直线
与平面
所成的角为
,
所以,
①若则
…
…9分
②若则
令
因为函数在
上单调递增,所以
即
所以
故所求的最大值为 (此时点P与C重合)…………12分
法二:如图,作于点
,连结
、
,
由(1)有平面
,而
平面
,
所以,又
, 所以
平面
所以是直线
与平面
所成的角 , ………………………8分
设
,则
,
,DH=BD-BH=2-
所以A1H=
所以在△
中,tan
=
①若x=0,则tan=
…………
…9分
②若则tan
=
令
因为函数在
上单调递增,所以
所以tan的最大值为
(此时点P与C重合)…………12分
知识点
如图,在三棱柱中,侧面
底面
,
,
,
,
为
中点。
(1)证明:平面
;
(2)若是线段
上一点,且满足
,求
的长度。
正确答案
见解析。
解析
(1)
,且
为
中点,
,又
侧面
底面
,交线为
,
,
平面
. (6分)
(2),因此
,即
,又在
中,
,
,
可得
,则
的长度为
. (12分)
知识点
如图,菱形的边长为6,
,
,将菱形
沿对角线
折起,得到三棱锥 ,点
是棱
的中点,
。
(1)求证:;
(2)求三棱锥的体积。
正确答案
见解析
解析
(1) 证明:由题意,,
因为,所以
,
,
又因为菱形,所以
,
因为,所以
平面
,
因为平面
,所以平面
平面
,
(2)解:三棱锥的体积等于三棱锥
的体积,
由(1)知,平面
,
所以为三棱锥
的高,
的面积为
,
所求体积等于,
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,三棱柱ABC—A′B′C′=1,BC=1,BC′=1,CC′=,平面ABC⊥平面BCC′B′,E、F分别为棱AB、CC′的中点。
(1)求证;EF//平面A′B′C′;
(2)求证:平面ABC′⊥平面A′B′C′。
正确答案
见解析。
解析
(1)证明:取
,
,
又,
(2),
面
面
,且面
面
面
面
//面
,
面
,又
平面
面
面
知识点
在直三棱柱ABC—中,AB=AC==3,BC=2,D是BC的中点,F是上一点,且CF=2
(1)求证:B1F⊥平面ADF;
(2)若=
,求证:PF//面ADB1;
正确答案
见解析。
解析
(1)证明:
∵,
是
的中点,∴
⊥
.
在直三棱柱中,∵
⊥底面
,
⊂底面
,∴
⊥
.
∵∩
=
,∴
⊥平面
.
∵⊂平面
,∴
⊥
.
在矩形中,∵
,
,
∴≌
.∴∠
=∠
.∴∠
=90°,∴
.
∵∩
=
,∴
⊥平面
.
(2)取中点为
,在
上取点E,使
,连接PE,EF.
又
知识点
如图,正方形与正方形
所在的平面互相垂直,
。
(1)求证:;
(2)求多面体的体积。
正确答案
见解析
解析
本题主要考查空间线与线、线与面的位置关系、体积的计算等基础知识;考查空间想象能力、运算求解能力及推理论证能力。
(1)证明:四边形
为正方形,
.……………………2分
平面
平面
,平面
平面
,
平面
.…………………5分
(2)设,
交于
,
,四边形
为正方形,
.………………7分
,
∴为四棱锥
的高
…………9分
.………………12分
即多面体的体积为
.
知识点
如图,四棱锥的底面
为矩形,且
。
(1)平面PAD与平面PAB是否垂直?并说明理由;
(2)求直线PC与平面ABCD所成角的正弦值。
正确答案
见解析。
解析
(1)平面⊥平面
∵ ∴
∵四棱锥的底面
为矩形 ∴
∵⊂平面
,
⊂平面
,且
∩
∴
⊥平面
∵∥
∴
⊥平面
∵
⊂平面
平面⊥平面
(2)如图,过点作
延长线的垂线
,垂足为
,连接
。
由(1)可知⊥平面
∵⊂平面
∴平面⊥平面
∵⊂平面
,平面
⊥平面
,
平面∩平面
=
∴⊥平面
∴为
在平面
内的射影。
∴为
与底面
所成的角,
,
,
在直角三角形
中,
在直角三角形中,
故
在直角三角形中,
,
故直线与平面
所成角的正弦值
.
知识点
如图,菱形的边长为6,
,
,将菱形
沿对角线
折起,得到三棱锥 ,点
是棱
的中点,
。
(1)求证:;
(2)求三棱锥的体积。
正确答案
见解析
解析
解析:(1) 证明:由题意,,
因为,所以
,
。…3分
又因为菱形,所以
。
因为,所以
平面
,
因为平面
,所以平面
平面
。 ……………6分
(2)解:三棱锥的体积等于三棱锥
的体积。
由(1)知,平面
,
所以为三棱锥
的高。
的面积为
,
所求体积等于。 ……………12分
知识点
19.如图,已知四棱锥的底面是直角梯形,
,
,
侧面
底面
,
是
的中点。
(1)求证:;
(2)求 四棱锥的体积。
正确答案
解析
解析已在路上飞奔,马上就到!
知识点
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