- 线面角和二面角的求法
- 共279题
如图,在三棱锥中,
平面
,
,
,
,
分别是
的中点,
(1)求三棱锥的体积;
(2)若异面直线与
所成角的大小为
,求
的值.
正确答案
(1)(2)
解析
(1)由已知得, ………2分
所以 ,体积 ………5分
(2)取中点
,连接
,则
,
所以就是异面直线
与
所成的角
. ………7分
由已知,,
. ………10分
在中,
,
所以,. ………12分
(其他解法,可参照给分)
知识点
已知斜三棱柱的底面是直角三角形,
,侧棱与底面所成角为
,点
在底面上的射影
落在
上。
(1)求证:平面
;
(2)若,且当
时,求二面角
的大小。
正确答案
见解析。
解析
解析:
(1)∵点在底面上的射影
落在
上,∴
平面
,
平面
,∴
又∵
∴
,
,
∴平面
,
(2)以为原点,
为x轴,
为
轴,过
点且垂直于平面
的直线为
轴,
建立空间直角坐标系,则,
,
,
,
,显然,平面
的法向量,
设平面的法向量为
,
由,即
,
∴,
∴二面角的大小是
。
知识点
已知三棱锥,
平面
,
,
,
。
(1)求二面角的大小(结果用反三角函数值表示)。
(2)把△(及其内部)绕
所在直线旋转一周形成一几何体,求该几何体的体积
。
正确答案
见解析
解析
(1)解法一:设的中点
,联结
,
,易知在等腰三角形
、
中,
,
,故
为二面角
的平面角。 (2分)
在等腰△
中,由
及
,得
。
由平面
,得
。
在△
中,
。 (6分)
故二面角的大小为
。
解法二:如图建立空间直角坐标系,可得各点的坐标,
,
,
。
(8分)
于是,
。 (2分)
由平面
,得平面
的一个法向量
。
设是平面
的一个法向量。
因为,
,所以
,
,
即,
,解得
,
,
取,得
。 (4分)
设与
的夹角为
,则
。 (6分)
结合图可判别二面角是个锐角,它的大小为
。 (8分)
(2)由题设,所得几何体为圆锥,其底面半径为,高为
。
该圆锥的体积。 (12分)
知识点
如图,直平行六面体ADD1A1-BCC1B1中,BC=1,CC1=2,.
(1)求证:;
(2)当E为CC1的中点时,求二面角A-EB1-A1的平面角的余弦值.
正确答案
见解析。
解析
(1)由题意知,底面
由余弦定理有
故有……4分
而,
…………6分
(2)
由(1)知,
以为
轴,
为坐标原点建立坐标系,
则, …………8分
由题意知, ,由勾股定理得
,又
,
,故
为
的一个法向量,
.
设的法向量为
.
得一个法向量为
.
故 …………12分
知识点
如图5,已知四棱锥P-ABCD中,
,PA⊥平面ABCD。
(1)求PC与平面PAB所成角的正切值;
(2)求证:平面PAC⊥平面PCD.
正确答案
见解析。
解析
(1)解法一:∵PA⊥平面ABCD,BC 平面ABCD ∴BC ⊥PA
又∵BC⊥AB,PA∩AB=A ∴BC⊥平面PAB
∴∠CPB为PC与平面PAB所成的角
在Rt△PAB
在Rt△CBP中,
即PC与平面PAB所成角的正切值为
解法二:∵PA⊥平面ABCD,AD 平面ABCD ∴AD⊥PA
又∵DA⊥AB,PA∩AB=A ∴AD⊥平面PAB
∵BC⊥AB ∴BC∥AD ∴BC⊥平面PAB
∴∠CPB为PC与平面PAB所成的角
在Rt△PAB
在Rt△CBP中,
即PC与平面PAB所成角的正切值为
解法三:
∵PA⊥平面ABCD DA⊥AB
∴以点A为坐标原点,AB所在的直线为x轴,AD所在的直线
为y轴建立空间直角坐标系如图示:易得B(1,0,0),C(1,1,0),
D(0,2,0),P(0,0,2),
则
设PC与平面PAB所成角的大小为θ,
则
,即PC与平面PAB所成角的正切值为
(2)证法一:
过点C作CE∥AB交AD于点E,
∵DA⊥AB ∴DA⊥EC,且AE =BC =1
∵AD =2,∴E为AD的中点,∴EC为AD的垂直平分线,∴CD=AC,
∵△ABC为等腰直角三角形,∴∠BAC=450
∴∠DAC =∠ADC=450,∴∠DCA=900,即DC⊥AC,
又∵PA⊥平面ABCD,CD平面ABCD ∴CD⊥PA,且PA∩AC=A
∴CD⊥平面PAC,
∵CD面PDC。
∴平面PAC⊥平面PCD
证法二:∵PA⊥平面ABCD,CD平面ABCD ∴CD⊥PA,
又
即AC⊥DC,
∵PA∩AC=A,
∴CD⊥平面PAC,
∵CD面PDC,
∴平面PAC⊥平面PCD.
证法三:
∵PA⊥平面ABCD,CD平面ABCD ∴CD⊥PA
∵DA⊥AB ∴以点A为坐标原点,AB所在的直线为x轴,AD
所在的直线为y轴建立空间直角坐标系如图示:易得B(1,0,0),C(1,1,0),
D(0,2,0),P(0,0,2),
则
∵PA∩AC=A,
∴CD⊥平面PAC,
∵CD面PDC。
∴平面PAC⊥平面PCD
知识点
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