- 平面与平面平行的判定与性质
- 共195题
如图,在几何体ABCDEF中,AB∥CD,AD=DC=CB=1,∠ABC=60°, 四边形ACFE为矩形,平面ACFE⊥平面ABCD,CF=1。
(1)求证:平面FBC⊥平面ACFE;
(2)点M在线段EF上运动,设平面MAB与平面FCB所成二面角的平面角为θ(θ90°),试求cosθ的取值范围。
正确答案
见解析
解析
(1)证明:在四边形ABCD中,∵AB∥CD,AD=DC=CB=1,∠ABC=60°,∴AB=2,
∴AC2=AB2+BC2-2AB·BC·cos60°=3,∴AB2=AC2+BC2,∴BC⊥AC.
∵平面ACFE⊥平面ABCD,平面ACFE∩平面ABCD=AC,BC⊂平面ABCD,∴BC⊥平面ACFE.
又因为BC⊂平面FBC, 所以 平面ACFE⊥平面FBC,
(2)解:由(1)可建立分别以直线CA,CB,CF为x轴,y轴,z轴的如图所示的空间直角坐标系,令FM=λ(0≤λ≤),则C(0,0,0),A(
,0,0),B(0,1,0),M(λ,0,1),
设n1=(x,y,z)为平面MAB的一个法向量,,得
取x=1,则n1=(1,,
),
∵n2=(1,0,0)是平面FCB的一个法向量,
.
∵0≤λ≤,∴当λ=0时,cosθ有最小值
,
当λ=时,cosθ有最大值
.
∴cosθ∈[].
知识点
已知三条不重合的直线m,n,l 和两个不重合的平面 ,下列命题正确的是
正确答案
解析
A选项,直线可能在平面
内;B选项,如果直线
不在平面
内,不能得到
;C选项,直线
与
可能平行,可能异面,还可能相交;故选
.
知识点
如图,正三棱柱ABC-A1B1C1的所有棱长都为2,D为CC1中点。
(1)求证:AB1⊥面A1BD;
(2)求二面角A-A1D-B的正弦值;
正确答案
见解析
解析
解析:
解法一:(1)取中点
,连结
。
为正三角形,
。
正三棱柱
中,平面
平面
,
平面
。
连结,在正方形
中,
分别为
的中点,
,
,在正方形
中,
,
平面
。
(2)设与
交于点
,在平面
中,作
于
,连结
,由(Ⅰ)得
平面
。
,
为二面角
的平面角。
在中,由等面积法可求得
,又
,
,所以二面角
的大小
知识点
已知正三棱锥ABC,点P,A,B,C都在半径为
的求面上,若PA,PB,PC两两互相垂直,则球心到截面ABC的距离为________。
正确答案
解析
因为在正三棱锥ABC中,PA,PB,PC两两互相垂直,所以可以把该正三棱锥看作为一个正方体的一部分,(如图所示),此正方体内接于球,正方体的体对角线为球的直径,球心为正方体对角线的中点。
球心到截面ABC的距离为球的半径减去正三棱锥ABC在面ABC上的
高。已知球的半径为,所以正方体的棱长为2,可求得正三棱锥
ABC在面ABC上的高为
,所以球心到截面ABC的距离为
知识点
如图,将边长为2的正方形沿对角线
对折,使得平面
平面
,点
是
中点,点
满足:
,且
。
(1)求证:平面
;
(2)求二面角的余弦值。
正确答案
见解析
解析
方法1:(1)在正方形中,
,
∵平面平面
,交线是
,∴
平面
,
∵,∴
平面
,
∴如图空间直角坐标系,则:
则
,∴
,
,
,
设平面的一个法向量为
,
则即
,
取,解得
,
而,
,
又平面
,∴
平面
;
(2)∵,
,∴
平面
,
∵,∴可以取
的一个法向量
,
∵,二面角
是锐二面角,
∴二面角的余弦值是
。
方法2:(1)分别取、
的中点是
,连结
,
则,
,又
,
,
∴四边形是平行四边形,∴
,
∵,∴
,
又平面
,∴
平面
;
(2)在正方形中,∴
,
∵平面平面
,交线是
,∴
平面
,
∵,∴
平面
,
∴如图空间直角坐标系,则:
则
,∴
,
,
,
设平面的一个法向量为
,
则即
,
取,解得
,
∵,
,∴
平面
,
∵,∴可以取
的一个法向量
,
∵,二面角
是锐二面角,
∴二面角的余弦值是
。
知识点
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