而平面.故 【查看更多】

 

题目列表(包括答案和解析)

如图,在三棱锥中,平面平面,,,,为中点.(Ⅰ)求点B到平面的距离;(Ⅱ)求二面角的余弦值.

【解析】第一问中利用因为,为中点,所以

而平面平面,所以平面,再由题设条件知道可以分别以、、为,, 轴建立直角坐标系得,,,,,,

故平面的法向量而,故点B到平面的距离

第二问中,由已知得平面的法向量,平面的法向量

故二面角的余弦值等于

解:(Ⅰ)因为,为中点,所以

而平面平面,所以平面,

  再由题设条件知道可以分别以、、为,, 轴建立直角坐标系,得,,,,

,,故平面的法向量

而,故点B到平面的距离

(Ⅱ)由已知得平面的法向量,平面的法向量

故二面角的余弦值等于

 

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由旧知引新知,温故而知新,推陈出新,这便是数学中的类比.平面几何中的许多内容可以通过类比推广到空间,这里首先就要将平面直角坐标系推广到空间直角坐标系.你已经学习了立体几何初步的一些知识,你能举出一些由平面几何探究空间问题的例子、思想或方法吗?

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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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下列四个说法是否正确,请给予判断:?

(1)直线l平行于平面α内无数条直线,则l∥α;?

(2)若直线a在平面α外,则a∥α;?

(3)若直线a∥b,直线bα,则a∥α;?

(4)若直线a∥b,bα,那么直线a就平行于平面内的无数条直线.?

这四种说法只有第(4)个是正确的.∵直线l虽与平面α内无数条直线平行,但l有可能_________,∴l不一定平行于α,∴命题(1)是错误的.∵直线a在平面α外,包括两种情况:a∥α 和a与α________,∴a和α不一定平行.∴未必有a∥α,故命题(2)是错误的.直线a∥b,bα,则只能说明a和b_________,但a可能在__________,∴a不一定?平行于α.∴命题(3)也是错误的.对于命题(4)而言,∵a∥b,bα,?∴a______α或a______α.∴a可能与平面α内的无数条直线平行.

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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.

【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.

【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

 

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