因为,所以点P为线段AC的中点,所以应该选B。
答案:B。
【命题立意】:本题考查了向量的加法运算和平行四边形法则,可以借助图形解答。
解法一:(1)在直四棱柱ABCD-AB
C
D
中,取A1B1的中点F1,
连接A1D,C1F1,CF1,因为AB=4, CD=2,且AB//CD,
所以CDA1F1,A1F1CD为平行四边形,所以CF1//A1D,
又因为E、E分别是棱AD、AA
的中点,所以EE1//A1D,
所以CF1//EE1,又因为平面FCC
,
平面FCC
,
所以直线EE//平面FCC
.
(2)因为AB=4, BC=CD=2, 、F是棱AB的中点,所以BF=BC=CF,△BCF为正三角形,取CF的中点O,则OB⊥CF,又因为直四棱柱ABCD-AB
C
D
中,CC1⊥平面ABCD,所以CC1⊥BO,所以OB⊥平面CC1F,过O在平面CC1F内作OP⊥C1F,垂足为P,连接BP,则∠OPB为二面角B-FC
-C的一个平面角, 在△BCF为正三角形中,
,在Rt△CC1F中, △OPF∽△CC1F,∵
∴
, w.w.w.k.s.5.u.c.o.m
在Rt△OPF中,,
,所以二面角B-FC
-C的余弦值为
.
解法二:(1)因为AB=4, BC=CD=2, F是棱AB的中点,
所以BF=BC=CF,△BCF为正三角形, 因为ABCD为
等腰梯形,所以∠BAC=∠ABC=60°,取AF的中点M,
连接DM,则DM⊥AB,所以DM⊥CD,
以DM为x轴,DC为y轴,DD1为z轴建立空间直角坐标系,
,则D(0,0,0),A(,-1,0),F(
,1,0),C(0,2,0),
C1(0,2,2),E(,
,0),E1(
,-1,1),所以
,
,
设平面CC1F的法向量为
则
所以
取
,则
,所以
,所以直线EE
//平面FCC
. w.w.w.k.s.5.u.c.o.m
(2),设平面BFC1的法向量为
,则
所以
,取
,则
,
,
, w.w.w.k.s.5.u.c.o.m
所以,由图可知二面角B-FC
-C为锐角,所以二面角B-FC
-C的余弦值为
. w.w.w.k.s.5.u.c.o.m
【命题立意】:本题主要考查直棱柱的概念、线面位置关系的判定和二面角的计算.考查空间想象能力和推理运算能力,以及应用向量知识解答问题的能力.
科目:高中数学 来源:2012年全国普通高等学校招生统一考试理科数学(天津卷解析版) 题型:解答题
如图,在四棱锥P-ABCD中,PA⊥平面ABCD,AC⊥AD,AB⊥BC,∠BAC=45°,PA=AD=2,AC=1.
(Ⅰ)证明PC⊥AD;
(Ⅱ)求二面角A-PC-D的正弦值;
(Ⅲ)设E为棱PA上的点,满足异面直线BE与CD所成的角为30°,求AE的长.
【解析】解法一:如图,以点A为原点建立空间直角坐标系,依题意得A(0,0,0),D(2,0,0),C(0,1,0), ,P(0,0,2).
(1)证明:易得,
于是
,所以
(2) ,
设平面PCD的法向量
,
则,即
.不防设
,可得
.可取平面PAC的法向量
于是
从而
.
所以二面角A-PC-D的正弦值为.
(3)设点E的坐标为(0,0,h),其中,由此得
.
由,故
所以,,解得
,即
.
解法二:(1)证明:由,可得
,又由
,
,故
.又
,所以
.
(2)如图,作于点H,连接DH.由
,
,可得
.
因此,从而
为二面角A-PC-D的平面角.在
中,
,由此得
由(1)知
,故在
中,
因此所以二面角
的正弦值为
.
(3)如图,因为,故过点B作CD的平行线必与线段AD相交,设交点为F,连接BE,EF. 故
或其补角为异面直线BE与CD所成的角.由于BF∥CD,故
.在
中,
故
在中,由
,
,
可得.由余弦定理,
,
所以.
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科目:高中数学 来源:2012年全国普通高等学校招生统一考试理科数学(北京卷解析版) 题型:解答题
如图1,在Rt△ABC中,∠C=90°,BC=3,AC=6,D,E分别是AC,AB上的点,且DE∥BC,DE=2,将△ADE沿DE折起到△A1DE的位置,使A1C⊥CD,如图2.
(1) 求证:A1C⊥平面BCDE;
(2) 若M是A1D的中点,求CM与平面A1BE所成角的大小;
(3) 线段BC上是否存在点P,使平面A1DP与平面A1BE垂直?说明理由
【解析】(1)∵DE∥BC∴
∴
∴
∴
又∵
∴
(2)如图,以C为坐标原点,建立空间直角坐标系C-xyz,
则
设平面的法向量为
,则
,又
,
,所以
,令
,则
,所以
,
设CM与平面所成角为
。因为
,
所以
所以CM与平面所成角为
。
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