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题型:简答题
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简答题 · 14 分

如图1,在Rt△ABC中,∠ACB=30°,∠ABC=90°,D为AC中点,,延长AE交BC于F,将ABD沿BD折起,使平面ABD平面BCD,如图2所示.

(1)求证:AE⊥平面BCD;

(2)求二面角A–DC –B的余弦值。

(3)在线段上是否存在点使得平面?若存在,请指明点的位置;若不存在,请说明理由。

正确答案

见解析

解析

(1)因为平面平面,交线为

又在中,平面

所以平面 .                      ---------------------------------3分

(2)由(1)结论平面可得.

由题意可知,又.

如图,以为坐标原点,分别以所在直线

轴,轴,轴,建立空间直角坐标系

--------------------4分

不妨设,则.

由图1条件计算得,

-------5分

.

平面可知平面DCB的法向量为. --------------------------------6分

设平面的法向量为,则

   即

,则,所以.---------------------------------8分

平面DCB的法向量为

所以

所以二面角的余弦值为            --------------------------9分

(3)设,其中.

由于

所以,其中   ------------------------10分

所以        ------------------------11分

,即            --------------------------12分

解得.                             ---------------------------13分

所以在线段上存在点使,且.-------------14分

知识点

平面与平面平行的判定与性质
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题型: 单选题
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单选题 · 5 分

已知平面和直线,给出条件:①;②;③;④;⑤.由这五个条件中的两个同时成立能推导出的是(    )

A①④

B①⑤

C②⑤

D③⑤

正确答案

D

解析

知识点

直线与平面平行的判定与性质平面与平面平行的判定与性质直线与平面垂直的判定与性质平面与平面垂直的判定与性质
1
题型:简答题
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简答题 · 14 分

如图4,已知三棱柱ABC—A1B1C1的侧棱与底面垂直,且∠ACB=90°,

∠BAC=30°,BC=1,AA1,点P、M、N分别为BC1、CC1、AB1

的中点。

(1)求证:PN//平面ABC;

(2)求证:AB1⊥A1M;

(3)求二面角C1—A B1—A1的余弦值,

正确答案

见解析。

解析

(1)证明:连结CB1,∵P是BC1的中点 ,∴CB1过点P,

∵N为AB1的中点,∴PN//AC,-

又∵,

∴PN//平面ABC.

(2)证法一:在直角ΔABC中,∵BC=1,∠BAC=30°,

∴  AC=A1C1---

∵棱柱ABC—A1B1C1的侧棱与底面垂直,且,以点C1

原点,以C1B1所在的直线为x轴建立如图所示空间直角坐标系如图示,则

,, , --

,-

---

∴ A1M⊥AB1------

【证法二:连结AC1,在直角ΔABC中,∵BC=1,∠BAC=30°,

∴  AC=A1C1

=,------

----

即AC1⊥A1M. --

∵B1C1⊥C1A1,CC1⊥B1C1,且

∴B1C1⊥平面AA1CC1,--

∴B1C1⊥A1M,又,故A1M⊥A B1C1,-

面A B1C1 ∴ A1M⊥AB1. --

【证法三:连结AC1,在直角ΔABC中,∵BC=1,∠BAC=30°,

∴  AC=A1C1--

设∠AC1A1=α,∠MA1C1=β

,-----

∴α+β=90°  即AC1⊥A1M. -----

∵B1C1⊥C1A1,CC1⊥B1C1,且

∴B1C1⊥平面AA1CC1

∴B1C1⊥A1M,又

故A1M⊥面A B1C1,---

面A B1C1 ∴ A1M⊥AB1. --

(3)

解法一:∵棱柱ABC—A1B1C1的侧棱与底面垂直,且

以点C1为原点,以C1B1所在的直线为x轴建立如图所示空间直角坐标系,

依题意得,,,,

,--------

设面的一个法向量为

,令.---

同理可得面的一个法向量为--

故二面角的平面角的余弦值为

--

【解法二:过C1作C1E⊥A1B1交A1B1于点E,过E作EF⊥AB1交AB1于F,连结C1 F,

∵平面AA1BB1⊥底面A1B1C1,∴ C1E⊥平面AA1BB1

∴ C1E⊥AB1,∴ AB1⊥平面C1EF,∴ AB1⊥C1F,

为二面角C1—A B1—A1的平面角,--

中,,

,,--

----

----

知识点

平面与平面平行的判定与性质
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题型: 单选题
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单选题 · 5 分

某几何体的三视图如图1所示,则该几何体的侧面积为(   )

A

B

C

D

正确答案

C

解析

易知该几何体的左、右两个侧面为全等的直角梯形,其面积均为,前侧面及后侧面为等腰三角形,其面积分为,于是该几何体的侧面积为,故选C。

知识点

平面与平面平行的判定与性质
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题型:简答题
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简答题 · 12 分

如图4所示, 四边形为正方形,,二面角为直二面角,点是棱的中点。

(1)求证:

(2)若为等腰三角形,求二面角的余弦值。

正确答案

见解析。

解析

解法一:向量法)(Ⅰ)由题设条件,可按如图4-1建立空间直角坐标系,其中中点,不妨设正方形的边长为,则可知

于是

从而,故,即

(Ⅱ)为等腰三角形,又易知为直角,故只能为,故,易知,即. 显然为平面的法向量,设平面的法向量为,由上可知,又

,故

亦是平面的法向量,

从而,又易知二面角为钝角,故二面角的余弦值即为.

(解法二:传统法)

(Ⅰ)如图4-2,设点是棱的中点,连接

及点是棱的中点,可知

又二面角为直二面角,故

在平面内,故

因为四边形为正方形,故

的中位线,故,从而可知

,由,可知

在平面内,故.

(Ⅱ)设点的交点,由(Ⅰ)可知

均在平面内,从而有

为二面角的平面角,

因为为等腰三角形,又易知为直角,故只能为

不妨设正方形的边长为,故,易知

则在直角中,易知有

于是,故

显然,故

即二面角的余弦值为

知识点

平面与平面平行的判定与性质
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