题目列表(包括答案和解析)
解:(Ⅰ)设
:![]()
,其半焦距为![]()
.则
:
.
由条件知
,得
.
的右准线方程为
,即
.
的准线方程为
.
由条件知
, 所以
,故
,
.
从而
:
,
:
.
(Ⅱ)由题设知
:
,设
,
,
,
.
由
,得
,所以
.
而
,由条件
,得
.
由(Ⅰ)得
,
.从而,
:
,即
.
由
,得
.所以
,
.
故
.
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
.
如图6,在四棱锥P-ABCD中,PA⊥平面ABCD,底面ABCD是等腰梯形,AD∥BC,AC⊥BD.
(Ⅰ)证明:BD⊥PC;
(Ⅱ)若AD=4,BC=2,直线PD与平面PAC所成的角为30°,求四棱锥P-ABCD的体积.
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【解析】(Ⅰ)因为![]()
又
是平面PAC内的两条相较直线,所以BD
平面PAC,
而
平面PAC,所以
.
(Ⅱ)设AC和BD相交于点O,连接PO,由(Ⅰ)知,BD
平面PAC,
所以
是直线PD和平面PAC所成的角,从而![]()
.
由BD
平面PAC,
平面PAC,知
.在
中,由![]()
,得PD=2OD.因为四边形ABCD为等腰梯形,
,所以
均为等腰直角三角形,从而梯形ABCD的高为
于是梯形ABCD面积
在等腰三角形AOD中,![]()
所以![]()
故四棱锥
的体积为
.
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【点评】本题考查空间直线垂直关系的证明,考查空间角的应用,及几何体体积计算.第一问只要证明BD
平面PAC即可,第二问由(Ⅰ)知,BD
平面PAC,所以
是直线PD和平面PAC所成的角,然后算出梯形的面积和棱锥的高,由
算得体积
已知
是等差数列,其前n项和为Sn,
是等比数列,且
,
.
(Ⅰ)求数列
与
的通项公式;
(Ⅱ)记
,
,证明
(
).
【解析】(1)设等差数列
的公差为d,等比数列
的公比为q.
由
,得
,
,
.
由条件,得方程组
,解得![]()
所以
,
,
.
(2)证明:(方法一)
由(1)得
①
②
由②-①得
![]()
![]()
![]()
而![]()
故
,![]()
(方法二:数学归纳法)
① 当n=1时,
,
,故等式成立.
② 假设当n=k时等式成立,即
,则当n=k+1时,有:
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![]()
![]()
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![]()
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即
,因此n=k+1时等式也成立
由①和②,可知对任意
,
成立.
已知四棱锥
的底面为直角梯形,
,
底面
,且
,
,
是
的中点。
(1)证明:面
面
;
(2)求
与
所成的角;
(3)求面
与面
所成二面角的余弦值.
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【解析】(1)利用面面垂直的性质,证明CD⊥平面PAD.
(2)建立空间直角坐标系,写出向量
与
的坐标,然后由向量的夹角公式求得余弦值,从而得所成角的大小.
(3)分别求出平面
的法向量和面
的一个法向量,然后求出两法向量的夹角即可.
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