- 空间几何体的结构特征
- 共964题
已知向量,
,则
=( )
正确答案
解析
知识点
已知一个几何体的三视图及其大小如图,这个几何体的体积V=( )
正确答案
解析
由几何体的三视图知这个几何体是一个下面是圆柱,上面是圆锥的简单几何体.
圆柱底面直径为4,高为3,圆锥高为3,
知识点
某建筑物的上半部分是多面体MN—ABCD,下半部分是长方体ABCD—A1B1C1D1(如图4),该建筑物的正(主)视图和侧(左)视图如图5,其中正(主)视图由正方形和等腰梯形组合而成,侧(左)视图由长方形和等腰三角形组合而成。
(1)求直线AM与平面A1B1C1D1所成角的正弦值;
(2)求二面角A—MN—C的余弦值;
(3)求该建筑物的体积。
正确答案
见解析
解析
(1)作MO⊥平面ABCD,垂足为O,连接AO,
则∠MAO是直线AM与平面ABCD所成的角,
由于平面ABCD∥平面A1B1C1D1,
故∠MAO是直线AM与平面A1B1C1D1所成的角,
作MP⊥AB,垂足为P,连接PO,
平面ABCD,
∴MO⊥AB。
平面
平面MOP,
∴AB⊥平面MOP,
由题意知
在中,
在中,
在中,
∴直线与平面
所成角的正弦值为
(2)延长PO交CD于点Q,连接MQ,
由(1)知AB⊥平面MOP
∴MQ平面MOP,
∴AB⊥MQ。
∵MN∥AB,
∴MN⊥MP,MN⊥MQ,
∴∠PMQ是二面角A一MN—C的平面角,
在△PMQ中,
∴二面角A一MN一C的余弦值为0.
(3)作NP1∥MP交AB于点P1,作NQ1 ∥MQ交CD于点Q1,
由题意知多面体MN—ABCD可分割为两个等体积的四棱锥M—APQD和
和一个直三棱柱.
四棱锥的体积为
直三棱柱的体积为
∴多面体的体积为
长方体的体积为
∴建筑物的体积为
解法2:
(1)以点D为原点,DA所在直线为轴,DC所在直线为
轴,
所在直线为z轴,
建立空间直角坐标系,(如图),作MO⊥平面ABCD,垂足为O,
作OP⊥AB,垂足为P,依题意知
则
平面
∴平面的一个法向量为
设直线与平面
所成角为θ,
则
∴直线与平面
所成角的正弦值为
(2)由(1)知
设平面的法向量为
由得
令,则
∴平面的一个法向量为
设平面的法向量为
由,得
令,则
∴平面CDMN的一个法向量为
∴平面ABNM⊥平面CDMN,
∴二而角A一MN一C的余弦值为0.
(3)如图将多面体补成一个直三棱柱
依题意知
多面体的体积等于直三棱柱
的体积减去两个等体积的三
棱锥和
的体积
∴直三棱柱的体积为
三棱锥的体积为
∴多面体的体积为
长方体的体积为
∴建筑物的体积为
知识点
如图,四棱锥P﹣ABCD中,PA⊥底面ABCD,AB⊥AD,AC⊥CD,∠ABC=60°,PA=AB=BC,E是PC的中点。
(1)求证:CD⊥AE;
(2)求证:PD⊥面ABE;
(3)求二面角A﹣PD﹣C的平面角的正弦值。
正确答案
见解析。
解析
解:(1)证明:PA⊥底面ABCD,∴CD⊥PA。
又CD⊥AC,PA∩AC=A,故CD⊥面PAC,AE⊆面PAC,故CD⊥AE。
(2)证明:PA=AB=BC,∠ABC=60°,故PA=AC,E是PC的中点,故AE⊥PC,
由(1)知CD⊥AE,从而AE⊥面PCD,故AE⊥PD,易知BA⊥PD,故PD⊥面ABE。
(3)过点A作AF⊥PD,垂足为F,连接EF。
由(2)知,AE⊥面PCD,故∠AFE是二面角A﹣PD﹣C的一个平面角。
设AC=a,则,
,
,
从而,故
。
知识点
从一个正方体中截去部分几何体,得到的几何体的三视图及尺
寸(单位:cm)如图1所示,则此几何体的体积是
正确答案
解析
该几何体的直观图如右图示:其体积,故选A。
知识点
已知,
,其中
.设函数
,求
的最小正周期、最大值和最小值。
正确答案
,3,1
解析
解析:由题意知 ……………………… 3分
………………………………… 6分
∴最小正周期
……………………8分
当,即
时,
……………
…10分
当,即
时,
…………12分
知识点
如图,已知正四棱柱的底面边长是
,体积是
,
分别是棱
、
的中点。
(1)求直线与平面
所成的角(结果用反三角函数表示);
(2)求过的平面与该正四棱柱所截得的多面体
的体积。
正确答案
(1)(2)
解析
(1)连结,
,
直线
与平面
所成的角等于直线
与平面
所成的角.
连结,连结
,
是直线
与平面
所成的角.……………………………2分
中,
,…………………………………………4分
.
直线
与平面
所成的角等于
.……………………6分
(2)正四棱柱
的底面边长是
,体积是
,
.………………………………………………………………………8分
;
,……………………11分
多面体
的体积为
.……………………………………12分
知识点
若某几何体的三视图(单位:cm)如图所示,则此几何体的体积是() 。
正确答案
6
解析
几何体如图所示,正面为的正方形,侧面为直角梯形,两个底边长分别为
和
,因此不难算出体积为
。
知识点
已知则
与
的夹角为 ( )
正确答案
解析
略
知识点
已知四棱锥P-ABCD的三视图如下图所示,E是侧棱PC上的动点。
(1)求四棱锥P-ABCD的体积;
(2)是否不论点E在何位置,都有BD⊥AE?证明你的结论;
(3)若点E为PC的中点,求二面角D-AE-B的大小。
正确答案
见解析。
解析
(1)由三视图可知,四棱锥P-ABCD的底面是边长为1的正方形,
侧棱PC⊥底面ABCD,且PC=2.
∴,即四棱锥P-ABCD的体积为
(2)不论点E在何位置,都有BD⊥AE.
证明如下:连结AC,∵ABCD是正方形,∴BD⊥AC.
∵PC⊥底面ABCD,且BD⊂平面ABCD,∴BD⊥PC.
又∵AC∩PC=C,∴BD⊥平面PAC.
∵不论点E在何位置,都有AE⊂平面PAC.
∴不论点E在何位置,都有BD⊥AE.
(3)解法1:在平面DAE内过点D作DF⊥AE于F,连结BF.
∵AD=AB=1,
∴Rt△ADE≌Rt△ABE,
从而△ADF≌△ABF,∴BF⊥AE.
∴∠DFB为二面角D-AE-B的平面角。
在Rt△ADE中,
又BD=,在△DFB中,由余弦定理得
cos∠DFB=,
∴∠DFB=,
即二面角D-AE-B的大小为
解法2:
如图,以点C为原点,CD,CB,CP所在的直线分别为x,y,z轴建立空间直角坐标系,则D(1,0,0),A(1,1,0),B(0,1,0),E(0,0,1),
设平面ADE和平面ABE的法向量分别为
,
由,取
由,取
设二面角D-AE-B的平面角为θ,则,
∴θ=,即二面角D-AE-B的大小为
知识点
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