题目列表(包括答案和解析)

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449. PA、PB、PC是从点P出发的三条射线,每两条射线的夹角为60°,求直线PC与平面PAB所成的角的余弦值.

解析:如图答9-22,在PC上任取一点D,作DH⊥平面PAB于H,则∠DPH为PC与平面PAB所成的角.作HE⊥PA于E,HF⊥PB于F,连结PH,DE,DF.∵  EH、FH分别为DE、DF在平面PAB内的射影,由三垂线定理可得DE⊥PA.DF⊥PB.∵  ∠DPE=∠DPF,∴  △DPE≌△DPF.∴  PE=PF.∴  Rt△HPE≌Rt△HPF,∴  HE=HF,∴  PH是∠APB的平分线.设EH=a,则PH=2EH=2a,.在Rt△PDE中,∠DPE=60°,DE⊥PA,∴  .在Rt△DPH中,DH⊥HP,PH=2a,,∴ 

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448. 如图9-32,△ABD和△ACD都是以D为直角顶点的直角三角形,且AD=BD=CD,∠BAC=60°.求证:

图9-32

 (1)BD⊥平面ADC;

 (2)若H是△ABC的垂心,则H为D在平面ABC内的射影.

解析:(1)设AD=BD=CD=a,则.∵  ∠BAC=60°,∴  .由勾股定理可知,∠BDC=90°.即BD⊥DC,又∵  BD⊥AD,AD∩DC=D,∴  BD⊥平面ADC.

 (2)如图答9-21,要证H是D在平面ABC上的射影,只需证DH⊥平面ABD.连结HA、HB、HC.∵  H是△ABC的垂心,∴  CH⊥AB.∵  CD⊥DA,CD⊥BD,∴  CD⊥平面ABD,∴  CD⊥AB.∵  CH∩CD=C,∴  AB⊥平面DCH.  ∵  DH平面DCH,∴  AB⊥DH,即DH⊥AB,同理DH⊥BC.∵  AB∩BC=B,∴  DH⊥平面ABC.

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447. 如图9-31,SA、SB、SC三条直线两两垂直,点H是S在平面ABC上的射影,求证:H是△ABC的垂心.

解析:∵  SC⊥SA,SC⊥SB,且SA∩SB=S,∴  SC⊥平面SAB,∴  AB⊥SC.∵  H是S在平面ABC上的射影,∴  SH⊥平面ABC.连结CH,CH为SC在平面ABC上的射影,∵  AB⊥SC,由三垂线定理的逆定理可知CH⊥AB,即CH为AB的垂线.同理AH⊥BC,即AH为BC边的垂线.H为△ABC两条垂线的交点,∴  H为△ABC垂心.

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446. 如图9-30,直线a、b是异面直线,它们所成角为30°,为a、b的公垂线段,.另有B在直线a上,且BA=2cm,求点B到直线b的距离.

解析:如图答9-20,过作,则与b确定平面a .作于C,在平面a 内作CD⊥b于D,连结BD.∵  ∴  .  ∵  ,,∴  .∵  ,∴  BC⊥a .∵  CD⊥b,∴  BD⊥b(三垂线定理),即BD为B点到b的距离.∵  ,∴  为异面直线a与b所成的角,∴  .∵  ,,∴  CD=1.在Rt△BCD中,,CD=1,∠BCD=90°,∴  ,∴  .

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445. 如图9-29,PA⊥平面ABCD,ABCD是矩形,M、N分别是AB、PC的中点.求证:MN⊥AB.

图9-29

解析:连结AC,取AC中点O,连结OM,ON.由OM∥BC,得OM⊥AB.又NO∥PA,且PA⊥AB,故NO⊥AB.由此可得AB⊥平面OMN.因此MN⊥AB.

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444. 已知正方体.则

 (1)与平面ABCD所成的角等于________;

 (2)与平面ABCD所成的角的正切值等于________;

 (3)与平面所成的角等于________ ;

 (4)与平面所成的角等于________;

 (5)与平面所成的角等于________.

解析:(1)∵  ⊥平面ABCD,∴  为与平面ABCD所成的角,

=45°.

 (2)∵  ⊥平面ABCD,∴  为与平面ABCD所成的角.设,则,∴ 

 (3)∵  平面,,∴  ∥平面,∴  与平面所成的角为0°.

 (4)∵  ⊥平面,∴  与平面所成的角为90°.

 (5)连结AC,交AD于H.连结,∵  ⊥平面ABCD,CH平面ABCD,

∴  ,又∵  CH⊥BD,∴  CH⊥平面.∴  为在平面内的射影.∴  为与平面所成的角.设正方体棱长为1,则,,∴  ,即与平面所成的角为30°.

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443. 设正方体的棱长为1,则

 (1)A到的距离等于________;

 (2)A到的距离等于________;

 (3)A到平面的距离等于________;

 (4)AB到平面的距离等于________.

解析:1)连接,AC,则,取的中点E,连结AE,则.

∴  AE为点A到直线的距离,在Rt△ACE中,,, 

∴  ,∴  .即A到、C的距离等于.

(2)连结.∵  AB⊥平面,∴  .在Rt△中,AB=1,,,设A到的距离为h,则.即

,∴  ,即点A到的距离为.

 (3)连结交于F,则.∵  CD⊥平面,且AF平面,∴  CD⊥AF.∵  CD∩AD=D,∴  AF⊥平面.∴  AF为点A到平面的距离.∵  ,∴  .

 (4)∵  AB∥CD,∴  AB∥平面,∴  AB到平面的距离等于A点

到平面的距离,等于.

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442. 下列命题中正确的是( ).

 A.若a是平面a 的斜线,直线b垂直于a在平面a 内的射影为,则a⊥b

 B.若a是平面a 的斜线,平面b 内的直线b垂直于a在平面a 内的射影为,则a ⊥b

 C.若a是平面a 的斜线,直线b平行于平面a ,且b垂直于a在平面a 内的射影,则a⊥b

 D.若a是平面a 的斜线,b是平面a 内的直线,且b垂直于a在另一个平面b 内的射影,则a⊥b

解析:C.如图答9-18,直线b垂直于a在平面a 内的射影,但不能得出a⊥b的结论.排除A.令b 是直线a与其在a 内的射影确定的平面,在b 内取垂直于的直线为b,不能得出a⊥b的结论.排除B.同理排除D.如图答9-19,在a 内任取点P,∵  ,则过b与P确定平面g ,设,因为b∥a ,则.∵  ,∴  .∴  ,∴  b⊥a.于是C正确.

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441. 已知直线PG⊥平面a 于G,直线EFa ,且PF⊥EF于F,那么线段PE、PF、PG的关系是( ).

 A.PE>PG>PF            B.PG>PF>PE

 C.PE>PF>PG            D.PF>PE>PG

解析:C.如图答9-17.PG⊥a ,EFa ,PF⊥EF,则GF⊥EF.在Rt△PGF中,PF为斜边,PG为直角边,PF>PG.在Rt△PFE中,PF为直角边,PE为斜边,PE>PF,所以有PE>PF>PG.

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460.  如图,在正方体ABDC-A1B1C1D1中,E、F分别是BB1、CD的中点.

(1)证明AD⊥D1F

(2)求AE与D1F所成的角

(3)证明面AED⊥面A1FD1

(4)设AA1=2,求三棱锥F-A1ED1的体积V??F-A1ED1?

解析:(1)∵AC1是正方体,∴AD⊥面DC1.又D1FDC1,∴AD⊥D1F.

(2)取AB中点G,连结A1G、FG(如图).因为F是CD的中点,所以GF、AD平行且相等,又A1D1、AD平行且相等,所以GF、A1D1平行且相等,故GFD1A1是平行四边形,A1G∥D1F.

设A1G与AE相交于点H,则∠AHA1是AE与D1F所成的角.因为E是BB1的中点,RtΔA1AG≌RtΔABE,∠GA1A=∠GAH,从而∠AHA1=90°,即直线AE与D1F所成角为直角.

(3)由(1)知AD⊥D1F,由(2)知AE⊥D1F,又AD∩AE=A,所以D1F⊥面AED.又因为D1F面A1ED1,∴体积==,∵AA1=2,∴面积=-2-=.

∴=×A1D1×=×2×=1.

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