- 直线、平面垂直的综合应用
- 共97题
已知某几何体的直观图和三视图如图所示,其正视图为矩形,侧视图为等腰直角三角形,俯视图为直角梯形。
(1)求证:BN⊥平面C1B1N;
(2);
(3)设M为AB中点,在BC边上找一点P,使MP∥平面CNB1并求。
正确答案
见解析
解析
(1)证明:∵该几何体的正视图为矩形,侧视图为等腰直角三角形,俯视图为直角梯形,
∴ BA,BC,BB1两两垂直, …(2分)
以B为坐标原点,分别以BA,BC,BB1所在直线别为x,y,z轴建立空间直角坐标系,
则N(4,4,0),B1(0,8,0),C1(0,8,4),C(0,0,4)
∵ =(4,4,0)•(﹣4,4,0)=﹣16+16=0
=(4,4,0)•(0,0,4)=0
∴ BN⊥NB1,BN⊥B1C1且NB1与B1C1相交于B1,
∴ BN⊥平面C1B1N; …(4分)
(2)解:设n2=(x,y,z)为平面NCB1的一个法向量,
则
则;…(8分)
(3)∵ M(2,0,0),设P(0,0,a)为BC上一点,则,∵ MP∥平面CNB1,
∴ -1。
又PM⊄平面CNB1,∴ MP∥平面CNB1,
∴ 当PB=1时,MP∥ 平面CNB1∴…(12分)
知识点
图1,已知ABCD是上,下底边长分别为2和6,高为的等腰梯形,将它沿对称轴OO1折成直二面角,如图2
(1)证明:AC⊥BO1;
(2)求二面角O-AC-O1的余弦,
正确答案
见解析。
解析
(1)由题设知OA⊥OO1,OB⊥OO1,所以∠AOB是所折成的直二面角的平面角,即OA⊥OB。 故可以O为原点,OA、OB、OO1所在直线分别为轴、y轴、z轴建立空间直角坐标系,如图3,则相关各点的坐标是A(3,0,0),B(0,3,0),C(0,1,
)O1(0,0,
)。从而
所以AC⊥BO1。
(2)因为所以BO1⊥OC,由(I)AC⊥BO1,所以BO1⊥平面OAC,
是平面OAC的一个法向量,设
是0平面O1AC的一个法向量,由
得
。 设二面角O—AC—O1的大小为
,由
、
的方向可知
,
>,所以COS
,
>=
即二面角O—AC—O1的大小是
知识点
三个城市襄阳、荆州、武汉分别位于,
,
三点处(如右图),且
km,
km.今计划合建一个货运中转站,为同时方便三个城市,准备建在与
、
等距离的
点处,并修建道路
.记修建的道路的总长度为
km.
(1)设(km),将
表示为
的函数;
(2)由(1)中建立的函数关系,确定货运中转站的位置,使修建的道路的总长度最短.
正确答案
见解析
解析
解析:(1)由题意可知,
,
,
在中,
,
所以.
又易知,故
用
表示的函数为
……………………………………(6分)
(2)由(1)中建立的函数关系,来确定符合要求的货运中转站的位置.
因为,所以
,令
得
,
(舍去)
当时,
;当
时,
,所以函数
在
时,取得极小值,这个极小值就是函数
在
上的最小值.……(11分)
因此,当货运中转站建在三角形区内且到、
两点的距离均为
km时,修建的道路的总长度最短.…………………………………………………………………………(12分)
知识点
设,
是两条不同的直线,
,
,
是三个不同的平面,有下列四个命题:
①若,
,
,则
;
②若,
,则
;
③ 若,
,
,则
;
④ 若,
,
,则
。
其中错误命题的序号是( )
正确答案
解析
根据线面垂直的性质和判断可知,②③正确,错误的为①④,选A.
知识点
已知数列的前
项和为
,且
。
(1)求数列的通项公式;
(2)设数列满足:
,求证:
;
(3)求证:
正确答案
见解析。
解析
(1)当时,
可得:
可得,
(2)当n=2时,
不等式成立。
假设当
时,不等式成立,即
那么,当
时,
所以当n=k+l时,不等式也成立。
根据可知,当
时,
(3)设
在
上单调递减,
当
时,
知识点
若圆的半径为3,直径
上一点
使
,
为另一直径的两个端点,则
正确答案
解析
.故选D.
知识点
如图,在四棱锥中,底面
是直角梯形,
,
,
平面平面
,若
,
,
,
,且
。
(1)求证:平面
;
(2)设平面与平面
所成二面角的大小为
,求
的值。
正确答案
见解析
解析
(1)因为 ,
,所以
,……………1分
在中,由余弦定理
,
得,………………3分
,
,………………4分
,………………5分
又平面
平面
,平面
平面
,
平面
,
平面
,……………6分
(2)如图,过作
交
于
,则
,
,
两两垂直,以
为坐标原点,分别以
,
,
所在直线为
轴,建立空间直角坐标系
, …………………………7分
则,
,
………8分
,
,……………………9分
设平面的一个法向量为
,
由得
即
取则
,
所以为平面
的一个法向
量,……………11分
平面
,
为平面
的
一个法向量。
所以 ,……………12分
。 …………………13分
知识点
如图,已知长方形中,
,
为
的中点. 将
沿
折起,使得平面
平面
.
(1)求证: ;
(2)若点是线段
上的一动点,问点E在何位置时,二面角
的余弦值为
。
正确答案
见解析
解析
(1)因为平面AMD垂直ABCM,AB=2,AD=1,M时DC的中点,所以AD=DM,取AM的中点O,连结OD,则DO垂直平面ABCM,取AB得中点N,连结ON,则ON垂直AM,以O为原点如图建立空间直角坐标系,根据已知条件,得
,则
,所以
,故
;
(2)设,因为平面
的一个法向量
,
设平面的一个法向量为
,
取,得
,所以
, 10分
因为
求得,所以
为
的中点。 12分
知识点
设都是非零向量,若函数
(
R)是偶函数,则必有( )
正确答案
解析
为偶函数,得
恒成立,
故,即
,故
.
知识点
如图,在四棱锥中,
,
为
的中点,且
。
(1)求证:;
(2)设,若平面
与平面
所成锐二面角
,求
的取值范围。
正确答案
见解析。
解析
(1) E分别为PC的中点,DE=EC=PE
为直角三角形 ·
又
又
平面
⊥平面
(2) 因
并由(1)知
法一:建系为
轴,
为
轴,
为
轴,
,
,
平面法向量
,平面
法向量
,可得
.
法二:取CD中点为F,连交
于点
,四边形
为平行四边形,所以
为
的中点,连
,
则,
面
,
, 作
于
点,所以
面
,
连,则
,
即为所求
在中,
,
解得
知识点
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