- 立体几何与空间向量
- 共2637题
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6,已知四棱锥P-ABCD中,
,PA⊥平面ABCD。
(1)求PC与平面PAB所成角的正切值;
(2)求证:平面PAC⊥平面PCD.
正确答案
见解析。
解析
(1)解法一:∵PA⊥平面ABCD,BC 平面ABCD ∴BC ⊥PA
又∵BC⊥AB,PA∩AB=A ∴BC⊥平面PAB
又∵BC平面PBC,∴平面PBC⊥平面PAB
在平面PAB内过点A作AE⊥PB于E,则AE⊥平面PBC,
∴AE的长为点A到与平面PAC的距离
在Rt△PAB
解法二:∵PA⊥平面ABCD,AD 平面ABCD ∴AD⊥PA
又∵DA⊥AB,PA∩AB=A ∴AD⊥平面PAB
∵BC⊥AB ∴BC∥AD ∴BC⊥平面PAB ∴BC⊥PB
在Rt△PAB
设点A到平面PBC的距离为h,则由,得
(2)证法一:
过点C作CE∥AB交AD于点E,
∵DA⊥AB ∴DA⊥EC,且AE =BC =1
∵AD =2,∴E为AD的中点,∴EC为AD的垂直平分线,
∴CD=AC,∵△ABC为等腰直角三角形,∴∠BAC=450
∴∠DAC =∠ADC=450,∴∠DCA=900,即DC⊥AC,
又∵PA⊥平面ABCD,CD平面ABCD ∴CD⊥PA
且PA∩AC=A,
∴CD⊥平面PAC,∵CD面PDC。
∴平面PAC⊥平面PCD
证法二:∵PA⊥平面ABCD,CD平面ABCD ∴CD⊥PA,
又
,即AC⊥DC,
又∵PA⊥平面ABCD,CD平面ABCD ∴CD⊥PA,且PA∩AC=A
∴CD⊥平面PAC,∵CD面PDC,
∴平面PAC⊥平面PCD.
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,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
如图所示,PA⊥平面ABCD,ABCD是矩形,AB = 1,,点F是PB的中点,点E在边BC上移动。
(1)若,求证:
;
(2)若二面角的大小为
,则CE为何值时,三棱锥
的体积为
.
正确答案
见解析
解析
(1)证明:,
为PB中点,
∴ 1分
又⊥平面
,∴
2分
又是矩形,∴
3分
∴,而
4分
∴,∴
5分
而,∴
6分
(2)由(1)知:且
7分
∴为二面角
的一个平面角,则
=60° 8分
∴ 9分
∴,解得
11分
即时,三棱锥
的体积为
12分
知识点
19.如图,在三棱锥P—ABC中,PA=2,AB=AC=4,点D、E、F分别为BC、AB、AC的中点。
(I)求证:平面PAD;
(II)求点A到平面PEF的距离;
(III)求二面角E—PF—A的正切值。
正确答案
: 解法一:
(I),
AD为PD在平面ABC内的射影。
又点E、F分别为AB、AC的中点,
在中,由于AB=AC,故
,
平面PAD
(II)设EF与AD相交于点G,连接PG。
平面PAD,
dm PAD,交线为PG,
过A做AO平面PEF,则O在PG上,
所以线段AO的长为点A到平面PEF的距离
在
即点A到平面PEF的距离为
说 明:该问还可以用等体积转化法求解,请根据解答给分。
(III)
平面PAC。
过A做,垂足为H,连接EH。
则
所以为二面角E—PF—A的一个平面角。
在
即二面角E—PF—A的正切值为
解法二:
AB、AC、AP两两垂直,建立如图所示空间直角坐标系,
则A(0,0,0),E(2,0,0),D(2,2,0),F(0,2,0),P(0,0,2)
(I)
且
平面PAD
(II)为平面PEF的一个法向量,
则
令
故点A到平面PEF的距离为:
所以点A到平面PEF的距离为
(III)依题意为平面PAF的一个法向量,
设二面角E—PF—A的大小为(由图知
为锐角)
则,
所以
即二面角E—PF—A的正切值为
解析
解析已在路上飞奔,马上就到!
知识点
9.已知圆锥的底面半径垂直,
所成的角为
.则圆锥的体积为___________。
正确答案
解析
解析已在路上飞奔,马上就到!
知识点
17.在三棱锥中,
,
,
,
.
(1)求证:;
(2)求二面角的余弦值;
(3)求点至平面
的距离。
正确答案
解析
解析已在路上飞奔,马上就到!
知识点
20.如图所示,已知单位正方体,
是正方形
的中心。
(1)求与下底面所成角的大小;
(2)求异面直线与
所成的角的大小。
正确答案
(1)过E作EF⊥平面ABCD,F为垂足,
∴AF是AE在底面ABCD上的射影,
∴∠EAF就是求AE与下底面所成角的大小,
∴在Rt△EAF中,∠EAF=arctan,
因此,AE与下底面所成角的大小为arctan。
(2)∵EF//CC'//DD',∴∠AEF就是异面直线AE与DD'所成的角,
∴在Rt△EAF中,∠AEF=arctan,
因此,AE与DD'所成角的大小为acrtan。
解析
解析已在路上飞奔,马上就到!
知识点
7.如图,已知边长为6的正方形所在平面外的一点
,
平面
,
,连接
,则
与平面
所 成角的大小( )(用反三角函数表示)
正确答案
解析
解析已在路上飞奔,马上就到!
知识点
18.已知三棱锥PABC中,PA⊥平面ABC,AB⊥AC,PA=AC=AB,N为AB上一点,AB=4AN,M,S分别为PB,BC的中点.
(1)证明:CM⊥SN;
(2)求SN与平面CMN所成角的大小.
正确答案
解析
解析已在路上飞奔,马上就到!
知识点
15.给出下列命题:
① 已知、
为异面直线,过空间中不在
、
上的任意一点,可以作一个平面与
、
都平行;
② 在二面角的两个半平面
、
内分别有直线
、
,则二面角
是直二面角的充要条件是
或
;
③已知异面直线与
成
,分别在
、
上的线段
与
的长分别为4和2,
、
的中点分别为
、
,则
;
④若正三棱锥的内切球的半径为1,则此正三棱锥的体积最小值.
则正确命题的编号是。
正确答案
④
解析
解析已在路上飞奔,马上就到!
知识点
19. 如图,在三棱柱中,面
为矩形,
,
,
为
的中点,
与
交于点
,
面
.
(1)证明:;
(2)若,求直线
与面
成角的余弦值.
正确答案
解析
解析已在路上飞奔,马上就到!
知识点
17. 设函数。
(Ⅰ)判断的奇偶性;
(Ⅱ)当时,
恒成立,求实数
的取值范围。
正确答案
解析
解析已在路上飞奔,马上就到!
知识点
19.如图,已知矩形的边
,
,点
、
分别是边
、
的中点,沿
、
分别把三角形
和三角形
折起,使得点
和点
重合,记重合后的位置为点
。
(1)求证:平面
平面
;
(2)设、
分别为棱
、
的中点,求直线
与平面
所成角的正弦;
正确答案
(1)证明:
(2)
如图,建立坐标系,则
,
易知是平面PAE的法向量, 设MN与平面PAE 所成的角为
解析
解析已在路上飞奔,马上就到!
知识点
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