- 立体几何与空间向量
- 共2637题
如图在四棱锥中,底面
是正方形,
,垂足为点
,
,点
,
分别是
,
的中点。
(1)求证: ;
(2)求证:平面
;
(3)求四面体的体积。
正确答案
见解析
解析
解析:证明:(1)连接
. …… 4分
(2) ,
又
……7分
在,点
,
分别是
,
的中点。
. …… 9分
(3)由……11分
……12分
. ……14分
知识点
如图,已知平面,
、
是
上的两个点,
、
在平面
内,且
,
,在平面
上有一个动点
,使得
,则
面积的最大值是( ),
正确答案
解析
因为,所以在直角三角形
中,即
,即
,
设,过点
做
的垂线,设高为
,如图,
在三角形中有,整理得
,所以
,所以
的最大值为
,所以面积最大为
。
知识点
如图(1)在等腰中,
、
、
分别是
、
、
边的中点,现将
沿
翻折,使得平面
平面
.(如图(2))
(1)求证:平面
;
(2)求证:;
(3)设三棱锥的体积为
、多面体
的体积为
,求
的值。
正确答案
见解析
解析
(1)证明:如图:在△ABC中,由E、F分别是AC、BC中点,得EF//AB,
又AB平面DEF,EF
平面DEF,∴AB∥平面DEF,
(2)∵平面平面
于
AD⊥CD, 且平面
∴平面
,又
平面
,∴
又∵,且
∴平面
,又
平面
∴,
(3)由(2)可知平面
,所以
是三棱锥
的高
∴
又∵、
分别是
、
边的中点,
∴三棱锥的高是三棱锥
高的一半
三棱锥的底面积是三棱锥
底面积的一半
∴三棱锥的体积
∴
∴…
知识点
如图,在三棱柱中,侧面
为菱形, 且
,
,
是
的中点。
(1)求证:平面平面
;
(2)求证:∥平面
。
正确答案
见解析。
解析
(1)证明:∵ 为菱形,且
,
∴△为正三角形。
是
的中点,∴
。
∵,
是
的中点,∴
。
,∴
平面
。
∵平面
,∴平面
平面
。
(2)证明:连结,设
,连结
。
∵三棱柱的侧面是平行四边形,∴
为
中点。
在△中,又∵
是
的中点,∴
∥
。
∵平面
,
平面
,∴
∥平面
。
知识点
如图,在五面体中,已知
平面
,
,
,
,
。
(1)求证:;
(2)求三棱锥的体积。
正确答案
见解析。
解析
(1)
因为,
平面
,
平面
,
所以平面
,
又平面
,平面
平面
,
所以。
(2)在平面内作
于点
,
因为平面
,
平面
,所以
,
又,
平面
,
,
所以平面
,
所以是三棱锥
的高。
在直角三角形中,
,
,所以
,
因为平面
,
平面
,所以
,
又由(1)知,,且
,所以
,所以
,
所以三棱锥的体积
。
知识点
如图,在三棱柱中,侧面
为菱形, 且
,
,
是
的中点。
(1)求证:平面平面
;
(2)求证:∥平面
。
正确答案
见解析。
解析
(1)证明:∵ 为菱形,且
,
∴△为正三角形。
是
的中点,∴
。
∵,
是
的中点,∴
。
,∴
平面
。
∵平面
,∴平面
平面
。
(2)证明:连结,设
,连结
。
∵三棱柱的侧面是平行四边形,∴
为
中点。
在△中,又∵
是
的中点,∴
∥
。
∵平面
,
平面
,∴
∥平面
。
知识点
如右图,在底面为平行四边形的四棱柱中,
底面
,
,
,
。
(1)求证:平面平面
;
(2)若,求四棱锥
的体积。
正确答案
见解析
解析
(1)证明: 在中,由余弦定理得:
,
所以,所以
,即
,
又四边形为平行四边形,所以
,
又底面
,
底面
,所以
,
又,所以
平面
,
又平面
,所以平面
平面
,………………………………6分
(2)连结,∵
,
∴
∵平面
,
所以,
所以四边形的
面积,…………8分
取的中点
,连结
,则
,
且,又平面
平面
,平面
平面
,
所以平面
,所以四棱锥
的体积:
,…………………12分
知识点
将一个半径为的圆形铁板剪成两个扇形,使两扇形面积比为
,再分别以这两个扇形为圆锥的侧面卷成两个圆锥。设较小圆锥的侧面积为
,高为
,较大圆锥的侧面积为
,高为
,求:(1)
和
;(2)
。
正确答案
见解析
解析
(1)因圆的面积为,圆锥的侧面积就是扇形的面积,且两扇形面积比为
,故其面积分别为
与
,即
,
,(4分)
(2)较小圆锥的底面半径为,较大圆锥的底面半径为
,
由,得
;同理
, (8分)
∴,同理
, (10分)
∴, (12分)
知识点
已知等腰梯形PDCB中(如图1),PB=3,DC=1,PB=BC=,A为PB边上一点,且PA=1,将△PAD沿AD折起,使面PAD⊥面ABCD(如图2)。
(1)证明:平面PAD⊥PCD;
(2)试在棱PB上确定一点M,使截面AMC
把几何体分成的两部分;
正确答案
见解析。
解析
(1)证明:依题意知:
(2)
由(1)知平面ABCD
∴平面PAB⊥平面ABCD.
在PB上取一点M,作MN⊥AB,则MN⊥平面ABCD,
设MN=h
则
要使即M为PB的中点.
知识点
如图,正△ABC的边长为4,CD是AB边上的高,E,F分别是AC和BC边的中点,现将△ABC沿CD翻折成直二面角A-DC-B。
(1)试判断直线AB与平面DEF的位置关系,并说明理由;
(2)求棱锥E-DFC的体积;
(3)在线段BC上是否存在一点P,使AP⊥DE?如果存在,求出的值;如果不存在,请说明理由。
正确答案
见解析
解析
(1)AB∥平面DEF,理由如下:如图:在△ABC中,由E、F分别是AC、BC中点,得EF∥AB,
又AB⊄平面DEF,EF⊂平面DEF,∴AB∥平面DEF。
(2)∵AD⊥CD,BD⊥CD,将△ABC沿CD翻折成直二面角A-DC-B。
∴AD⊥BD ∴AD⊥平面BCD
取CD的中点M,这时EM∥AD ∴EM⊥平面BCD,EM=1,
(3)在线段BC上存在点P,使AP⊥DE
证明如下:在线段BC上取点P,使BP=BC/3, 过P作PQ⊥CD于Q,
∵AD⊥平面BCD ∴PQ⊥平面ACD
∴DQ=DC/3=2√3/3, ∴tan∠DAQ=DQ/AD═(2√3/3)/2=√3/3,
∴∠DAQ=30° 在等边△ADE中,∠DAQ=30° ∴AQ⊥DE
∵PQ⊥平面ACD ∴AP⊥DE,AQ∩AP=A
∴DE⊥平面APQ, ∴AP⊥DE,
此时BP=BC/3, ∴BP/BC=1/3。
知识点
设。
(1)解不等式;
(2)若对任意实数,
恒成立,求实数a的取值范围。
正确答案
(1)或
;(2)
解析
解:,
(1)画出函数的图像如图,
的解
为或
.
的解集为
或
(2),
即
,
知识点
在正方体
中,
分别是
中点。
(1)求证:平面⊥平面
;
(2)若在棱上有一点
,使
平面
,求
与
的比。
正确答案
见解析。
解析
(1)
连AC,则AC⊥,
又
分别是
中点,∴
,∴
⊥
,
∵ 是正方体,∴
⊥平面
,
∵ 平面
,∴
⊥
,
∵ ,∴
⊥平面
,
∵ 平面
,∴ 平面
⊥平面
;
(2)设与
的交点是
,连
,
∵ 平面
,
平面
,平面
平面
=PQ,
∴ ,
∴ ︰
=
︰
=3︰1。
知识点
如图,在四棱锥中,底面
是边长为2的正方形,侧棱
,
。
(1)求证:侧面底面
;
(2)求侧棱与底面
所成角的正弦值。
正确答案
见解析。
解析
(1)证明:,
,又
,
侧面
,
侧面
,且
,
侧面
。
又底面
,故侧面
底面
。
(2)
如图,过点作直线
的垂线交
的延长线于点
,
由(1)可知底面
,则
是侧棱
与底面
所成角。
,又
,故
,
则,故
。
则,故侧棱
与底面
所成角的正弦值为
。
知识点
12.已知点是抛物线
的对称轴与准线的交点,点
为抛物
线的焦点,
在抛物线上且满足
,当
取最大值时,点
恰好在以
为焦点的双曲线上,则双曲线的离心率为( )
正确答案
解析
略
知识点
已知椭圆(
)的左,右焦点分别为
,上顶点为
。
为抛物线
的焦点,且
,
0。
(1)求椭圆的标准方程;
(2)过定点的直线
与椭圆
交于
两点(
在
之间),设直线
的斜率为(
),在
轴上是否存在点
,使得以
为邻边的平行四边形为菱形?若存在,求出实数
的取值范围;若不存在,请说明理由。
正确答案
见解析
解析
(1)由已知,
,
,所以
。
在中,
为线段
的中点,
故,所以
。
于是椭圆的标准方程为
。
(2)设(
),
,取
的中点为
。
假设存在点使得以
为邻边的平行四边形为菱形,则
。
,
,又
,所以
,
因为,所以
,
。
因为,所以
,即
,
整理得,
因为时,
,
,所以
。
知识点
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