题目列表(包括答案和解析)
如图,四棱锥S—ABCD中,SD⊥底面ABCD,AB∥DC,AD⊥DC,AB=AD=1,DC=SD=2,E为棱SB上的三等分点,SE=2EB
(Ⅰ)证明:平面EDC⊥平面SBC.(Ⅱ)求二面角A—DE—C的大小 .
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【解析】本试题主要考查了立体几何中的运用。
(1)证明:因为SD⊥底面ABCD,AB∥DC,AD⊥DC,AB=AD=1,DC=SD=2,E为棱SB上的三等分点,SE=2EB 所以ED⊥BS,DE⊥EC,所以ED⊥平面SBC.,因此可知得到平面EDC⊥平面SBC.
(Ⅱ)由SA2= SD2+AD2 = 5 ,AB=1,SE=2EB,AB⊥SA,知
AE2= (1 /3 SA)2+(2/ 3 AB)2 =1,又AD=1.
故△ADE为等腰三角形.
取ED中点F,连接AF,则AF⊥DE,AF2= AD2-DF2 =
.
连接FG,则FG∥EC,FG⊥DE.
所以,∠AFG是二面角A-DE-C的平面角.
连接AG,AG= 2 ,FG2= DG2-DF2
=
,
cos∠AFG=(AF2+FG2-AG2 )/2⋅AF⋅FG =-1 /2 ,
所以,二面角A-DE-C的大小为120°
如图,已知直线
(
)与抛物线
:
和圆
:
都相切,
是
的焦点.
(Ⅰ)求
与
的值;
(Ⅱ)设
是
上的一动点,以
为切点作抛物线
的切线
,直线
交
轴于点
,以
、
为邻边作平行四边形
,证明:点
在一条定直线上;
(Ⅲ)在(Ⅱ)的条件下,记点
所在的定直线为
, 直线
与
轴交点为
,连接
交抛物线
于
、
两点,求△
的面积
的取值范围.
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【解析】第一问中利用圆
:
的圆心为
,半径
.由题设圆心到直线
的距离
.
即
,解得
(
舍去)
设
与抛物线的相切点为
,又
,得
,
.
代入直线方程得:
,∴
所以
,![]()
第二问中,由(Ⅰ)知抛物线
方程为
,焦点
. ………………(2分)
设
,由(Ⅰ)知以
为切点的切线
的方程为
.
令
,得切线
交
轴的
点坐标为
所以
,
, ∵四边形FAMB是以FA、FB为邻边作平行四边形
∴
因为
是定点,所以点
在定直线![]()
第三问中,设直线
,代入
得
结合韦达定理得到。
解:(Ⅰ)由已知,圆
:
的圆心为
,半径
.由题设圆心到直线
的距离
.
即
,解得
(
舍去). …………………(2分)
设
与抛物线的相切点为
,又
,得
,
.
代入直线方程得:
,∴
所以
,
.
……(2分)
(Ⅱ)由(Ⅰ)知抛物线
方程为
,焦点
. ………………(2分)
设
,由(Ⅰ)知以
为切点的切线
的方程为
.
令
,得切线
交
轴的
点坐标为
所以
,
, ∵四边形FAMB是以FA、FB为邻边作平行四边形,
∴
因为
是定点,所以点
在定直线
上.…(2分)
(Ⅲ)设直线
,代入
得
, ……)得
,
…………………………… (2分)
,
.
△
的面积
范围是![]()
如图,边长为2的正方形ABCD,E是BC的中点,沿AE,DE将
折起,使得B与C重合于O.
(Ⅰ)设Q为AE的中点,证明:QD
AO;
(Ⅱ)求二面角O—AE—D的余弦值.
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【解析】第一问中,利用线线垂直,得到线面垂直,然后利用性质定理得到线线垂直。取AO中点M,连接MQ,DM,由题意可得:AO
EO, DO
EO,
AO=DO=2.AO
DM
因为Q为AE的中点,所以MQ//E0,MQ
AO
AO
平面DMQ,AO
DQ
第二问中,作MN
AE,垂足为N,连接DN
因为AO
EO, DO
EO,EO
平面AOD,所以EO
DM
,因为AO
DM ,DM
平面AOE
因为MN
AE,DN
AE,
DNM就是所求的DM=
,MN=
,DN=
,COS
DNM=
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(1)取AO中点M,连接MQ,DM,由题意可得:AO
EO, DO
EO,
AO=DO=2.AO
DM
因为Q为AE的中点,所以MQ//E0,MQ
AO
AO
平面DMQ,AO
DQ
(2)作MN
AE,垂足为N,连接DN
因为AO
EO, DO
EO,EO
平面AOD,所以EO
DM
,因为AO
DM ,DM
平面AOE
因为MN
AE,DN
AE,
DNM就是所求的DM=
,MN=
,DN=
,COS
DNM=![]()
二面角O-AE-D的平面角的余弦值为![]()
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.
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【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).
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(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
.
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(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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