- 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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