题目列表(包括答案和解析)
6、(2009昆明市期末)如图,在正三棱柱ABC-A1B1C1中,BB1=2,BC=2,D为B1C1的中点。
(Ⅰ)证明:B1C⊥面A1BD;
(Ⅱ)求二面角B-AC-B1的大小。
方法一:
(Ⅰ)证明:在Rt△BB1D和Rt△B1C1C中,
由 得
△BB1D∽△B1C1C,∠B1DB=∠B1CC1。
又 ∠CB1D+∠B1CC1=90°
故 ∠CB1D+∠B1DB=90°
故 B1C⊥BD.·····················3分
又 正三棱柱ABC-A1B1C1,D为B1C1的中点。
由 A1D⊥平面B1C,
得 A1D⊥B1C
又A1D∩B1D=D,
所以 B1C⊥面A1BD。···················································6分
(Ⅱ)解:设E为AC的中点,连接BE、B1E。
在正三棱柱ABC-A1B1C1中,B1C=B1A,∴B1E⊥AC,BE⊥AC,
即 ∠BEB1为二面角B-AC-B1的平面角·································9分
又
故
所以 二面角的大小为······································12分
方法二:
(Ⅰ)证明:设BC的中点为O,如图建立空间直角坐标系O-xyz
依题意有
则
由
故
又
所以
故 又 BD∩BA1=B
所以 B1C⊥面A1BD,
(Ⅱ)依题意有
设⊥平面ACB1,⊥平面ABC。
求得
故
所以 二面角的大小为······································12分
5、(2009深圳一模)如图,为圆的直径,点、在圆上,,矩形和圆所在的平面互相垂直.已知,.
(Ⅰ)求证:平面平面;
(Ⅱ)求直线与平面所成角的大小;
(Ⅲ)当的长为何值时,二面角的大小为?
解:(Ⅰ)证明:平面平面,,
平面平面=,
平面.
平面,,
又为圆的直径,,
平面.
平面,平面平面. …………………4分
(Ⅱ)根据(Ⅰ)的证明,有平面,为在
平面上的射影,
因此,为直线与平面所成的角. ………………………5分
,四边形为等腰梯形,
过点作,交于.
,,则.
在中,根据射影定理,得.…………………7分
,.
直线与平面所成角的大小为. …………………8分
(Ⅲ)(解法一)过点作,交的延长线于点,连.
根据(Ⅰ)的证明,平面,则,
为二面角的平面角,.…………………9分
在中,,,. ………………… 10分
又四边形为矩形, .
.
因此,当的长为时,二面角的大小为. …………………12分
(解法二)设中点为,以为坐标原点,、、方向
分别为轴、轴、轴方向建立空间直角坐标系(如图)
设,则点的坐标为
在中,,,.
点的坐标为,点的坐标为,
,
设平面的法向量为,则,.
即 令,解得
…………………10分
取平面的一个法向量为,依题意与的夹角为
,即, 解得(负值舍去)
因此,当的长为时,二面角的大小为. …………………12分
4、(2009番禺一模)如图,在四棱锥中,底面是边长为的正方形,侧面底面,
且,若、分别为线段、的中点.
(1) 求证:直线// 平面;
(2) 求证:平面平面;
(3) 求二面角的正切值.
(1)证明:连结,在中// ……2分
且平面,平面
……………………………………………………….4分
(2)证明:因为面面 平面面
所以,平面 …………………………………………6分
又,所以是等腰直角三角形,且
即……………………………………………………………….8分
,且、面
面
又面 面面………………………………………………………10分
(3)解:设的中点为,连结,,则
由(Ⅱ)知面,
面
是二面角的平面角………………………12分
中,
故所求二面角的正切为 ……14分
另解:如图,取的中点, 连结,.
∵, ∴.
∵侧面底面,,
∴,
而分别为的中点,∴,又是正方形,故.
∵,∴,.
以为原点,直线为轴建立空间直线坐标系,则有,,,,,.
∵为的中点, ∴.
(1)易知平面的法向量为而,
且, ∴ //平面.
(2)∵, ∴,
∴,从而,又,,
∴,而, ∴平面平面
(3)由(2)知平面的法向量为.
设平面的法向量为.∵,
∴由可得,令,则,
故,∴,
即二面角的余弦值为,二面角的正切值为.
3.(2009广东三校一模)如图,在梯形中,∥,,
,平面平面,四边形是矩形,,点在线段上.
(1)求证:平面;
(2)当为何值时,∥平面?证明你的结论;
(3)求二面角的平面角的余弦值.
(Ⅰ)在梯形中,,
四边形是等腰梯形,
且
2分
又平面平面,交线为,
平面 4分
(Ⅱ)解法一、当时,平面, 5分
在梯形中,设,连接,则 6分
,而, 7分
,四边形是平行四边形, 8分
又平面,平面平面 9分
解法二:当时,平面,
由(Ⅰ)知,以点为原点,所在直线为坐标轴,建立空间直角坐标系,
5分
则,,,,
,
平面,
平面与、共面,
也等价于存在实数、,使,
设.
,
又,, 6分
从而要使得:成立,
需,解得 8分
当时,平面 9分
(Ⅲ)解法一、取中点,中点,连结,,
平面
又,,又,
是二面角的平面角. 6分
在中,
,. 7分
又. 8分
在中,由余弦定理得, 9分
即二面角的平面角的余弦值为.
解法二:由(Ⅰ)知,以点为原点,所在直线为坐标轴,
建立空间直角坐标系,则,,,
,,过作,
垂足为. 令,
,
由得,,,即 11分
,
二面角的大小就是向量与向量所夹的角. 12分
13分
即二面角的平面角的余弦值为. 14分
2.如图,已知是棱长为的正方体,点在上,点在上,且.
(1)求证:四点共面;(4分);(2)若点在上,,点在上,,垂足为,求证:平面;(4分);(3)用表示截面和侧面所成的锐二面角的大小,求.
证明:(1)建立如图所示的坐标系,则,,,
所以,故,,共面.又它们有公共点,所以四点共面.
(2)如图,设,则,而,由题设得,
得.因为,,有,又,,所以,,从而,.故平面.
(3)设向量截面,于是,.
而,,得,,解得,,所以.又平面,所以和的夹角等于或(为锐角).
于是. 故.
1.如图,在三棱锥中,,
,.
(Ⅰ)求证:;(Ⅱ)求二面角的大小;
(Ⅲ)求点到平面的距离.
解法一:(Ⅰ)取中点,连结.
,.,.
,平面.
平面,.
(Ⅱ),,
.又,.
又,即,且,
平面.取中点.连结.
,.是在平面内的射影,
.
是二面角的平面角.在中,,,,.
二面角的大小为.
(Ⅲ)由(Ⅰ)知平面,平面平面.过作,垂足为.
平面平面,平面.的长即为点到平面的距离.
由(Ⅰ)知,又,且,平面.
平面,.
在中,,,
.. 点到平面的距离为.
解法二:(Ⅰ),,.又,.
,平面.平面,.
(Ⅱ)如图,以为原点建立空间直角坐标系.则.
设.,,.取中点,连结.
,,,.是二面角的平面角.
,,,
.二面角的大小为.
(Ⅲ),在平面内的射影为正的中心,且的长为点到平面的距离.
如(Ⅱ)建立空间直角坐标系.,点的坐标为..
点到平面的距离为.
4.等边三角形与正方形有一公共边,二面角的余弦值为,分别是的中点,则所成角的余弦值等于
答案 .
3.某几何体的一条棱长为,在该几何体的正视图中,这条棱的投影是长为的线段,在该几何体的侧视图与俯视图中,这条棱的投影分别是长为a和b的线段,则a+b的最大值为( )A. B. C. D.
答案 C
2.(2009昆明一中第三次模拟)如图,正四棱柱中,,则异面直线与所成角的余弦值为( )
A. B.
C. D.
答案 D
1. 连结球面上两点的线段称为球的弦.半径为4的球的两条弦AB、CD的长度分别等于2、4,M、N分别为AB、CD的中点,每条弦的两端都在球面上运动,有下列四个命题:
①弦AB、CD可能相交于点M ②弦AB、CD可能相交于点N ③MN的最大值为5 ④MN的最小值为l,其中真命题的个数为
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
答案 C
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