- 线面角和二面角的求法
- 共279题
参数方程(
为参数)化为普通方程是
正确答案
解析
略
知识点
如图所示,平面
,点C在以AB
为直径的⊙O上,
,
,点E为线段PB的中点,点M在
上,且
∥
。
(1)求证:平面∥平面PAC;
(2)求证:平面PAC平面
;
(3)设二面角的大小为
,求
的值。
正确答案
见解析
解析
(1)证明:因为点E为线段PB的中点,点为线段
的中点,
所以 ∥
.………………………1分
因为 平面
,
平面
,
所以 ∥平面PAC.…………………………2分
因为 ∥
,
因为 平面
,
平面
,
所以 ∥平面PAC. ………………………3分
因为 平面
,
平面
,
,
所以 平面∥平面PAC.……………………………5分
(2)证明:因为 点C在以AB为直径的⊙O上,
所以 ,即
.
因为 平面
,
平面
,
所以 .………………………7分
因为 平面
,
平面
,
,
所以 平面
.
因为 平面
,
所以 平面PAC平面
.……………………9分
(3)解:如图,以为原点,
所在的直线为
轴,
所在的直线为
轴,建立空间直角坐标系
。
因为 ,
,
所以 ,
.
延长交
于点
.
因为 ∥
,
所以 .
所以 ,
,
,
.
所以 ,
.
设平面的法向量
.
因为
所以 即
令,则
.
所以 . ……………………12分
同理可求平面的一个法向量n
. …………………13分
所以 .
所以 .………………………14分
知识点
如图,PA垂直⊙O所在平面ABC,AB为⊙O的直径,PA=AB,BF=,C是弧AB的中点。
(1)证明:BC⊥平面PAC;
(2)证明:CF⊥BP;
(3)求二面角F﹣OC﹣B的平面角的正弦值。
正确答案
见解析。
解析
(1)证明:∵PA⊥平面ABC,BC⊂平面ABC,∴BC⊥PA。
∵∠ACB是直径所对的圆周角,
∴∠ACB=90°,即BC⊥AC。
又∵PA∩AC=A,∴BC⊥平面PAC。
(2)∵PA⊥平面ABC,OC⊂平面ABC,
∴OC⊥PA。
∵C是弧AB的中点,∴△ABC是等腰三角形,AC=BC,
又O是AB的中点,∴OC⊥AB。
又∵PA∩AB=A,∴OC⊥平面PAB,又PB⊂平面PAB,
∴BP⊥OC。
设BP的中点为E,连接AE,则OF∥AE,AE⊥BP,
∴BP⊥OF。
∵OC∩OF=O,∴BP⊥平面CFO,又CF⊂平面CFO,∴CF⊥BP。
(3)解:由(2)知OC⊥平面PAB,∴OF⊥OC,OC⊥OB,
∴∠BOF是二面角F﹣OC﹣B的平面角。
又∵BP⊥OF,∠FBO=45°,∴∠FOB=45°,
∴,即二面角FOOC﹣B的平面角的正弦值为
。
知识点
如图,在四棱锥中,底面
是
正方形,其他四个侧面都是等边三角形,
与
的交点为
,
为侧棱
上一点。
(1)当为侧棱
的中
点时,求证:
∥平面
;
(2)求证:平面平面
;
(3)当二面角的大小
为
时,试判断点
在
上的位置,并说明理由。
正确答案
见解析
解析
(1)证明:连接,由条件可得
∥
.
因为平面
,
平面
,
所以∥平面
.----------------------4分
(2)证明:由(1)知,
.
建立如图所示的空间直角坐标系.
设四棱锥的底面边长为2,
则,
,
,
,
,
.
所以,
.
设(
),由已知可求得
.
所以,
.
设平面法向量为
,
则 即
令,得
.
易知是平面
的法向量.
因为,
所以,所以平面
平面
.---------------------9分
(3)解:设(
),由(2)可知,
平面法向量为
.
因为,
所以是平面
的一个法向量.
由已知二面角的大小为
.
所以,
所以,解得
.[
所以点是
的中点.----------------------14分
知识点
如图所示,已知AB为圆O的直径,点D为线段AB上一点,且AD=DB,点C为圆O上一点,且BC=
AC,点P在圆O所在平面上的正投影为点D,PD=DB。
(1)求证:PA⊥CD;
(2)求二面角C﹣PB﹣A的余弦值。
正确答案
见解析。
解析
:(1)
连接OC,由3AD=BD知,点D为AO的中点,
又∵AB为圆的直径,∴AC⊥BC,
∵AC=BC,∴∠CAB=60°,
∴△ACO为等边三角形,∴CD⊥AO。
∵点P在圆O所在平面上的正投影为点D,
∴PD⊥平面ABC,又CD⊂平面ABC,
∴PD⊥CD,PD∩AO=D,
∴CD⊥平面PAB,PA⊂平面PAB,
∴PA⊥CD。
(2)
过点D作DE⊥PB,垂足为E,连接CE,
由(1)知CD⊥平面PAB,又PB⊂平面PAB,
∴CD⊥PB,又DE∩CD=D,
∴PB⊥平面CDE,又CE⊂平面CDE,
∴CE⊥PB,
∴∠DEC为二面角C﹣PB﹣A的平面角。
由(1)可知CD=,PD=BD=3,
∴PB=3,则DE=
=
,
∴在Rt△CDE中,tan∠DEC==
,
∴cos∠DEC=,即二面角C﹣PB﹣A的余弦值为
。
知识点
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