- 线面角和二面角的求法
- 共279题
如图,在四棱锥中,
平面
,四边形
为平行四边形,
,
,
,点
在
上,
。
(1)证明:平面⊥平面
;
(2)若二面角的大小为
,求
的大小。
正确答案
见解析
解析
(1)证明:∵,
,
,
∴
∵平面
,∴
,又∵
∴平面
,又∵
∴平面
,∴
又∵,又∵
∴平面
又∵平面
∴平面⊥平面
(2)方法一:∵平面
,
平面
,
∴平面⊥平面
,又∵二面角
的大小为
.
∴二面角的大小等于
.
又∵平面
,∴
,
,
∴为二面角
的平面角,即
.
∵,
,∴
.,∵
∽
,
,即
,
∴,∴
,
方法二:如图,以为原点,
,
,
所在射线为x,y,z轴的正半轴,建立空间直角坐标系
∴
A-xyz,设,
,
,
,
,
.
∵,
,∴
平面
,
∴平面的一个法向量为
.
∵,∴
.设
,∴
,
∴.
设平面的一个法向量为
,∵
,
,
∴,得
.
∵二面角的大小为
,
∴,解得
.
∴,
,∴
.
知识点
如图,几何体中,四边形
为菱形,
,
,面
∥面
,
、
、
都垂直于面
,且
,
为
的中点,
为
的中点.
(1)求证:为等腰直角三角形;
(2)求二面角的余弦值.
正确答案
见解析
解析
(1)连接,交
于
,因为四边形
为菱形,
,所以
因为、
都垂直于面
,
,又面
∥面
,
所以四边形为平行四边形 ,则
………………………………………2分
因为、
、
都垂直于面
,则
…4分
所以
所以为等腰直角三角形 ………………………………………………………5分
(2)取的中点
,因为
分别为
的中点,所以
∥
以分别为
轴建立坐标系,
则
所以 ……………………7分
设面的法向量为
,
则,即
且
令,则
……………………………………………………………………9分
设面的法向量为
,
则即
且
令,则
…………………………………………………………11分
则,则二面角
的余弦值为
…………12分
知识点
如图,已知平面平面
,
与
分别是棱长为1与2的正三角形,
//
,四边形
为直角梯形,
//
,
,点
为
的重心,
为
中点,
,
(1)当时,求证:
//平面
(2)若直线与
所成角为
,试求二面角
的余弦值。
正确答案
见解析
解析
(1)连延长交
于
,
因为点为
的重心,所以
又,所以
,所以
//
;
因为//
,
//
,所以平面
//平面
,
又与
分别是棱长为1与2的正三角形,
为
中点,
为
中点,
//
,又
//
,
所以//
,得
四点共面
//平面
(2)平面平面
,易得平面
平面
,
以为原点,
为x轴,
为y轴,
为z轴建立空间直角坐标系,
则,设
,
,
,
因为与
所成角为
,所以
,
得,
,
,
设平面的法向量
,则
,取
,
面的法向量
,
所以二面角的余弦值
。
知识点
平行四边形ABCD中,AB=2,AD=,且
,以BD为折线,把
折起,使平面
,连AC.
(1)求证:;
(2)求二面角B-AC-D的大小;
(3)求四面体ABCD外接球的体积。
正确答案
见解析
解析
解析:(1)在中,
, 易得
,
面
面
面
…4分
(2)在四面体ABCD中,以D为原点,DB为轴,DC为
轴,过D垂直于平面BDC的射线为
轴,建立如图空间直角坐标系。
则D(0,0,0),B(2,0,0),C(0,2,0),A(2,0,2)
设平面ABC的法向量为,而
,
由得:
,取
。
再设平面DAC的法向量为,而
,
由得:
,取
,
所以,所以二面角B-AC-D的大小是
…………………8分
(3)由于均为直角三角形,故四面体ABCD的外接球球心在AD中点,
又,所以球半径
,得
. …………………12分
知识点
如图,是矩形
中
边上的点,
为
边的中点,
,现将
沿
边折至
位置,且平面
平面
.
(1)求证:平面平面
;
(2)求二面角的大小。
正确答案
见解析。
解析
(1) 证明:由题可知, (3分)
(6分)
(2) 以为原点,以
方向为
轴,以
方向为
轴,以过
点平面
向上的法线方向为
轴,建立坐标系. (7分)
则,
,
,
,
,
,
,
,
, (9分)
, (11分)
综上二面角大小为
. (12分)
知识点
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