- 平面与平面平行的判定与性质
- 共195题
右图是某个四面体的三视图,该四面体的体积为
正确答案
解析
略
知识点
如图在矩形ABCD中,为线段DC上一动点,现将△AED沿AE折起,使点D在面ABC上的射影K在直线AE上,当E从D运动到C,则K所形成轨迹的长度为( )
正确答案
解析
略
知识点
如图,已知正三棱柱各棱长都为
,
为线段
上的动点。
(1)试确定的值,使得
;
(2)若,求二面角
的大小;
正确答案
见解析。
解析
【法一】(1)当时,作
在
上的射影
,连结
。
则平面
,∴
,∴
是
的中点,又
,∴
也是
的中点,
即, 反之当
时,取
的中点
,连接
.
。
∵为正三角形,∴
, 由于
为
的中点时,
∵平面
,∴
平面
,∴
,……6′
(2)当时,作
在
上的射影
,则
底面
。
作在
上的射影
,连结
,则
。
∴为二面角
的平面角。
又∵,∴
,∴
。
∴,又∵
,∴
。
∴,∴
的大小为
,…12
【法二】以为原点,
为
轴,过
点与
垂直的直线为
轴,
为
轴,建立空间直角坐标系
,如图所示,
设,则
.
.
。
(1)由得
,
即,∴
,即
为
的中点,
也即时,
,…………4′
(2)当时,
点的坐标是
, 取
。
则,
。
∴是平面
的一个法向量。
又平面的一个法向量为
。
∴,∴二面角
的大小是
,……8′
知识点
如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是梯形,AD∥BC,∠DAB=90°,PA⊥平面ABCD,PA=AB=BC=2,AD=1.
(1)求证:BC⊥平面PAB;
(2)求异面直线PC与AB所成角的余弦值;
(3)在侧棱PA上是否存在一点E,使得平面CDE与平面ADC所成角的余弦值是,若存在,求出AE的长;若不存在,说明理由.
正确答案
见解析
解析
(1)证明:∵底面是梯形,
,
,
∴
∵平面
,
平面
,∴
,
∵,
∴平面
. ………………………… 3分
(2)以为原点,分别以
,
,
所在直线
,
,
轴建立空间直角坐标系.
∴,
,
,
,
.
∴,
.
∴
∴异面直线与
所成角的余弦值是
…………………………8分
(3)假设在侧棱上存在一点
,使得平面
与平面
所成角的余弦值是
,
设 ∴
,
.
∴设平面的法向量为
,
∴,
,
∴
令,所以
,
. ∴
.
又∵平面的法向量为
,
∴,即
解得
∴点的坐标是
.
∴在侧棱上存在一点
,使得平面
与平面
所成角的余弦值是
.
………………………… 14分
知识点
在如图所示的几何体中,四边形为平行四边形,
,
平面
,
,
,
,
,且
是
的中点。
(1)求证:平面
;
(2)求二面角的大小;
(3)在线段上是否存在一点
,使得
与
所成的角为
? 若存在,求出
的长度;若不存在,请说明理由。
正确答案
见解析
解析
(1)取的中点
,连接
.
在△中,
是
的中点,
是
的中点,所以
,
又因为,
所以且
.
所以四边形为平行四边形,
所以.
又因为平面
,
平面
,
故平面
.…………… 4分
解法二:因为平面
,
,故以
为原点,建立如图所示的空间直角坐标系
. ……………1分
由已知可得
(1),
.……………2分
设平面的一个法向量是
.
由得
令,则
. ……………3分
又因为,
所以,又
平面
,所以
平面
. ……………4分
(2)由(1)可知平面的一个法向量是
.
因为平面
,所以
.
又因为,所以
平面
.
故是平面
的一个法向量.
所以,又二面角
为锐角,
故二面角的大小为
.……………10分
(3)假设在线段上存在一点
,使得
与
所成的角为
.
不妨设(
),则
.
所以,
由题意得,
化简得,
解得.
所以在线段上不存在点
,使得
与
所成的角为
.…………14分
知识点
已知函数.
(1)若函数的图象在
处的切线斜率为
,求实数
的值;
(2)求函数的单调区间;
(3)若函数在
上是减函数,求实数
的取值范围。
正确答案
见解析
解析
(1) …………1分
由已知,解得
. …………3分
(2)函数的定义域为
.
1)当时,
,
的单调递增区间为
; ……5分
2)当时
.
当变化时,
的变化情况如下:
由上表可知,函数的单调递减区间是
;
单调递增区间是. …………8分
(2)由得
,…………9分
由已知函数为
上的单调减函数,
则在
上恒成立,
即在
上恒成立。
即在
上恒成立. …………11分
令,在
上
,
所以在
为减函数.
,
所以. …………14分
知识点
如图,在三棱锥中,
(1)求证:平面⊥平面
(2)求直线PA与平面PBC所成角的正弦值;
(3)若动点M在底面三角形ABC上,二面角M-PA-C的余弦值为,求BM的最小值。
正确答案
见解析。
解析
(1)取AC中点O,因为AP=BP,所以OP⊥OC
由已知易得三角形ABC为直角三角形,
∴OA=OB=OC,⊿POA≌⊿POB≌⊿POC,∴OP⊥OB
∴OP⊥平面ABC,∵OP在平面PAC中,∴平面⊥平面
4分
(2)以O为坐标原点,OB.OC.OP分别为x.y.z轴建立如图所示空间直角坐标系。
由已知得O(0,0,0),B(2,0,0),A(0,-2,0),C(0,2,0),P(0,0,),5分
∴
设平面PBC的法向量,
由得方程组
,取
6分
∴
∴直线PA与平面PBC所成角的正弦值为。 8分
(2)由题意平面PAC的法向量,
设平面PAM的法向量为
∵又因为
∴ 取
∴
∴ 11分
∴B点到AM的最小值为垂直距离。 12分
知识点
如图4,已知斜三棱柱(侧棱不垂直于底面)的侧面
与底面ABC垂直,
,
.
(1)求侧棱在平面
上的正投影的长度,
(2) 设AC的中点为D,证明底面
;
(3)求侧面与底面ABC所成二面角的余弦值;
正确答案
见解析。
解析
(方法一)(1) ∵是斜三棱柱, ∴
平面
,
故侧棱B1B在平面上的正投影的长度等于侧棱
的长度。
又,故侧棱
在平面
的正投影的长度等于
.
(2)证明: ∵,
,∴
∴三角形是等腰直角三角形,
又D是斜边AC的中点,∴
∵平面⊥平面
,∴A1D⊥底面
(3)作DE⊥AB,垂足为E,连A1E,∵A1D⊥面ABC,得A1D⊥AB。
∴平面
,
从而有,∴∠A1ED是面A1ABB1与面ABC所成二面角的平面角,
∵,∴
∴三角形是直角三角形,
∴ED∥BC ,又D是AC的中点,
∴,
∴,
即侧面A1 ABB1 与底面ABC所成二面角的余弦值为.
(方法二)
(1)同方法一
(2)同方法一
(3)∵, ∴
∴三角形是直角三角形,过B作AC的垂线BE,垂足为E,
则,
∴ (8分)
以D为原点,所在的直线为
轴,DC所在的直线为
轴,平行于BE的直线为
轴,建立空间直角坐标系,如图所示,则
设平面的法向量为
,
则,即
化简得
令,得
,所以
是平面
的一个法向量.
由(1)得A1D⊥面ABC,所以设平面ABC的一个法向量为
设向量和
所成角为
,则
即侧面A1 ABB1 与底面ABC所成二面角的余弦值为.
知识点
已知函数,函数f(x)是函数g(x)的导函数。
(1)若a=1,求g(x)的单调减区间;
(2)若对任意x1,x2∈R且x1≠x2,都有,求实数a的取值范围;
(3)在第(2)问求出的实数a的范围内,若存在一个与a有关的负数M,使得对任意x∈[M,0]时|f(x)|≤4恒成立,求M的最小值及相应的a值。
正确答案
见解析。
解析
(1)当a=1时,g(x)=x3+2x2﹣2x,g′(x)=x2+4x﹣2
由g′(x)<0解得﹣2﹣<x<﹣2+
∴当a=1时函数g(x)的单调减区间为 (﹣2﹣,2+
);
(2)易知f(x)=g′(x)=x2+4x﹣2
依题意知 =a(
)2+4×
﹣2﹣
=﹣(x1﹣x2)2<0
因为x1≠x2,所以a>0,即实数a的取值范围是(0,+∞);
(3)易知f(x)=ax2+4x﹣2=a(x+)2﹣2﹣
,a>0。
显然f(0)=﹣2,由(2)知抛物线的对称轴x=﹣<0
①当﹣2﹣<﹣4即0<a<2时,M∈(﹣
,0)且f(M)=-4
令ax2+4x﹣2=﹣4解得 x=
此时M取较大的根,即M==
∵0<a<2,∴M==
>﹣1
②当﹣2﹣≥﹣4即a≥2时,M<﹣
且f(M)=4
令ax2+4x﹣2=4解得 x=
此时M取较小的根,即 M==
∵a≥2,∴M==
≥﹣3当且仅当a=2时取等号
由于-3<-1,所以当a=2时,M取得最小值-3
知识点
已知函数
(1)当时,求
的单调区间
(2)设,当
时,若对任意
,存在
,使
,求实数
的取值范围。
正确答案
见解析。
解析
(1)
= 令
由 解得
1)当时,
,
恒成立,此时
,函数
在
上单调递减
2)当时,
当时,
,此时
,函数
单调递减
当时,
,此时
,函数
单调递减
当时,
,此时
,函数
单调递减
(2)因为由(1)知当
时,函数
单调递减
当时,函数
单调递增
在
上的最小值为
由于“对任意存在
,使
”等价于“
在
上的最小值不大于
在
上的最小值
”
又,所以
1)当时,因为
,此时矛盾
2)当时,因为
,同样矛盾
3)当时,因为
,解不等式
,可得
综上所述,的取值范围是
知识点
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