- 线面角和二面角的求法
- 共279题
将圆上各点的纵坐标压缩至原来的
,所得曲线记作
; 直线l:
(1)写出直线与曲线C的直角坐标方程
(2)求上的点到直线
的距离.最大值
正确答案
见解析。
解析
(1)直线
曲线C:
(2)设曲线上任一点为
,
它到直线的距离为
,其中
满足:
.
∴当时,
.
解法二 ;用直角坐标方程,先求与l平行且与曲线C相切的切线方程,再求平行线间的距离也可(略)
知识点
如图,四棱锥,底面
为直角梯形,
,
,
,
是等腰直角三角形,
是
中点,
。
(1)证明:平面
;
(2)求平面与平面
所成锐二面角的余弦值。
正确答案
见解析
解析
证明:
(1)取中点
,连接
。∵
,
中点
,
∴。∵
是等腰直角三角形,
是
中点,
∴,
∥
。∵
,
,∴
,
平面
,
平面
,
∴平面
。
平面
,∴
。
∵平面
,
平面
,
和
相交,
∴平面
。
(2)解法一:
连接,由勾股定理可知
。
建立如图所示的空间直角坐标系,设=2,
则点,
,
,
,
设平面的法向量
,平面
的法向量
。
。
所以平面的一个法向量为
。
所以平面的一个法向量为
所以
解法二:
延长交于
,由(1)知
平面
,
过作
,交
于
,可得
平面
.
令,可求
连接
,过
作
交于
,可得
平面
,因为
所以
过作
,交
于
,连接
,可求
所以为所求二面角的平面角,
所以所以
知识点
如图,已知四棱锥,底面
是等腰梯形,且
∥
,
是
中点,
平面
,
,
是
中点。
(1)证明:平面平面
;
(2)求平面与平面
所成锐二面角的余弦值。
正确答案
见解析。
解析
(1) 证明:
且
∥
,…………2分
则平行且等于
,即四边形
为平行四边形,所以
.
…………6分
(2) 『解法1』:
延长、
交于点
,连结
,则
平面
,易证△
与△
全等,过
作
于
,连
,则
,由二面角定义可知,平面角
为所求角或其补角.
易求,又
,
,由面积桥求得
,所以
所以所求角为,所以
因此平面与平面
所成锐二面角的余弦值为
『解法2』:
以为原点,
方向为
轴,以平面
内过
点且垂直于
方向为
轴 以
方向为
轴,建立如图所示空间直角坐标系.
则,
,
,
,
,…………8分
所以,
,
可求得平面的法向量为
又,
,
可求得平面的法向量为
则,
因此平面与平面
所成锐二面角的余弦值为
. …………12分
知识点
在几何体ABCDE中,AB=AD=BC=CD=2, ,且
平面
,平面
平面
.
(1)当平面
时,求
的长;
(2)当时,求二面角
的大小。
正确答案
见解析
解析
解:(1)设,如图,建立空间直角坐标系,
则A(0,0,0),B(2,0,0),D(0,2,0),E(0,0,a),
取BD的中点T,连接CT,AT,则CTBD.
又平面BCD
平面ABD,
所以CT平面BCD,
所以CT//AE.
AB=AD=BC=CD=2,
,
所以CDCB,
,
C(1,1,
),
设平面CDE的法向量为,
则有,
.
AB//平面CDE,
即AE的长为.
(2)连接AC,当时,由(1)可知平面CDE的一个法向量
,
又BDAT,BD
AE,
BD
平面ACE,
平面ACE的一个法向量
二面角
的大小为
.
知识点
在四棱锥P﹣ABCD,PA=PB=AD=AB=4BC=4,E为PB的中点,AD∥BC,且AD⊥面PAB
(1)求证:BD⊥CE
(2)求二面角E﹣AC﹣B的余弦值大小。
正确答案
见解析
解析
解:(1)在四棱锥P﹣ABCD中,由于E为PB的中点,
再取DP的中点F,AP的中点为K,
则FK是三角形PAD的中位线,FK平行且等于AD;
EF是三角形PBD的中位线,故有BD∥EF ①。
再根据PA=PB=AD=AB=4BC=4,AD∥BC,且AD⊥面PAB,
可得EF=BD=2
,CE=
=
,
FC==
=
。
显然有 CE2+EF2=FC2,∴EF⊥CE ②。
由①、②可得BD⊥CE。
(2)由题意可得平面ABCD⊥平面PAB,过点E作EG⊥AB,G为垂足,则EG⊥平面ABCD。
再过点G作GH⊥AC,H为垂足,则有三垂线定理可得,EH⊥AC,∴∠EHG为二面角E﹣AC﹣B的平面角。
由=
AB•EG,可得
=
,解得 EG=
。
由于AD⊥面PAB,AD∥BC,∴BC⊥面PAB,∴CPB⊥面PAB。
再根据等边三角形种AE⊥PB,∴AE⊥平面PBC,∴AE⊥EC。
再根据=
,可得
=
,解得 EH=2
。
直角三角形EGH中,sin∠EHG==
,
∴cos∠EHG==
,即二面角E﹣AC﹣B的余弦值为
。
知识点
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