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题型:简答题
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简答题 · 12 分

已知直三棱柱中,是棱的中点,如图所示。

(1)求证:平面

(2)求二面角的大小。

正确答案

见解析

解析

(1)按如图所示建立空间直角坐标系,由题知,可得点

于是,

可算得

因此,

所以,

(2)设是平面的法向量,

 取,可得即平面的一个法向量是

由(1)知,是平面的一个法向量,

的夹角为,则

结合三棱柱可知,二面角是锐角,

∴所求二面角的大小是

知识点

直线与平面垂直的判定与性质线面角和二面角的求法
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题型:简答题
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简答题 · 12 分

在三棱柱中,四边形为菱形,

,D为AB 的中点。

(1)求证:

(2)求直线,与平面所成角的正弦值。

正确答案

见解析。

解析

知识点

异面直线及其所成的角空间中直线与直线之间的位置关系线面角和二面角的求法
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题型:简答题
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简答题 · 12 分

如图,在四棱锥中,底面是边长为的正方形,侧面底面,且,分别为的中点.

(1)求证:平面; 

(2) 求证:面平面

(3)在线段上是否存在点,使得二面角的余弦值为?说明理由.

正确答案

见解析。

解析

(1)证明:连结,由正方形性质可知, 相交于的中点,

也为中点,中点.

所以在中,//

平面,平面,

所以平面

(2)证明:因为平面平面, 平面

为正方形,,平面,所以平面.

平面,所以.

,所以是等腰直角三角形,且,即.

,且,所以.

, 所以面

(3)取的中点,连结,,因为,所以.

又侧面底面,平面平面,  所以平面,

分别为的中点,所以,又是正方形,故,[来源:学.科.网Z.X.X

为原点,建立空间直角坐标系,

则有,,,,,

若在上存在点使得二面角的余弦值为 ,连结,设,

,由(Ⅱ)知平面的法向量为,

设平面的法向量为.则,即,解得

,得,来源:学.科.网]

所以,解得(舍去).

所以,线段上存在点(),使得二面角的余弦值为.

知识点

直线与平面平行的判定与性质平面与平面垂直的判定与性质线面角和二面角的求法
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题型:简答题
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简答题 · 12 分

在如图所示的几何体中,四边形是等腰梯形,,在梯形中,,且⊥平面

(1)求证:

(2)若二面角,求的长。

正确答案

见解析。

解析

(1)证明:在中,

所以,由勾股定理知所以 。  ……2分

又因为 ⊥平面平面

所以 。                                   ………………………4分

又因为 所以 ⊥平面,又平面

所以 。                                   ………………………6分

(2)因为⊥平面,又由(1)知,以为原点,建立如图所示的空间直角坐标系 .

,则,,,

.   …………………………8分

设平面的法向量为,则  所以

.所以.          ……………………………9分

又平面的法向量          ……………………………10分

所以,  解得 。  ……………………11分

所以的长为。              ……………………………………12分

知识点

直线与平面垂直的判定与性质线面角和二面角的求法
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题型:简答题
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简答题 · 14 分

如图,在四棱锥中,底面是正方形,侧面底面分别为,中点,

(1)求证:平面;

(2)求二面角的余弦值;

(3)在棱上是否存在一点,使平面?若存在,指出点的位置;若不存在,说明理由。

正确答案

见解析

解析

(1)如图,连结

因为底面是正方形,

所以互相平分。

又因为中点,

所以中点。

在△中,中点,中点,

所以

又因为平面平面

所以∥平面。                                    ……………4分

(2)取中点,在△中,因为

所以

因为面底面

且面

所以

因为平面

所以

又因为中点,

所以

如图,以为原点,分别为轴建立空间直角坐标系。

因为,所以,则

于是

因为,所以是平面的一个法向量。

设平面的一个法向量是

因为所以

所以

由图可知,二面角为锐角,所以二面角的余弦值为。…10分

(3)假设在棱上存在一点,使,设

。 由(Ⅱ)可知平面的一个法向量是

因为,所以

于是,,即

又因为点在棱上,所以共线。

因为

所以

所以,无解。

故在棱上不存在一点,使成立。           ……………14分

知识点

直线与平面平行的判定与性质直线与平面垂直的判定与性质线面角和二面角的求法
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