0  446483  446491  446497  446501  446507  446509  446513  446519  446521  446527  446533  446537  446539  446543  446549  446551  446557  446561  446563  446567  446569  446573  446575  446577  446578  446579  446581  446582  446583  446585  446587  446591  446593  446597  446599  446603  446609  446611  446617  446621  446623  446627  446633  446639  446641  446647  446651  446653  446659  446663  446669  446677  447090 

452.  求棱长为a的正方体ABCD-A1B1C1D1的面对角线A1C1与AB1的距离.

解法一:连结BD1,取A1B1的中点E,连BE交AB1于M,连D1E交A1C1于N,连MN.

因为ΔA1NE∽ΔC1ND1,所以==,

则=,同理=.

∵=.∴MN∥BD1.

由三垂线定理知BD1与A1C1、AB1都垂直,故MN为两对角线的公垂线,

又ΔEMN∽ΔEBD1

故==.∴MN=a.

解法二:取A1M=,B1N=,过N作NP⊥A1B1于P,连MP,则ΔMPN为直角三角形,由计算,PM=a,PN=a,故MN=a.又A1N=a,A1M=a,故A1N2=A1M2+MN2,于是MN⊥A1C1;同理,由AN=a,AM=a,MN=a可知MN⊥AB1.故MN为AB1与A1C1的公垂线段,从而AB1与A1C1的距离为a.

解法三:可转化为求平行平面间的距离.连A1D,C1D,A1C1,B1C.易知A1D∥B1C,A1C1∥AC.故平面A1DC1∥平面AB1C.连BD1,设与平面A1DC1交于M,与平面AB1C交于N.因BD1与图中所示6条面对角线都垂直,故BD⊥面A1DC1,也垂直于AB1C.即MN是A1C1与AB1的距离,在RtΔD1DB中,D1M==a,而同理可求BN=a,故

MN=a-a-a=a.

说明  上例还可以利用直线与平面平行、体积转换等方法求解.

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451.  如图1,线段AB平面α,线段CD平面β,且平面α∥平面β,AB⊥CD,AB=CD=a,α、β的距离为h,求四面体ABCD的体积.

        

图1                 图2

解析:依题意可构造一个底面对角线长为a,高为h的正四棱柱(如图2).

显然,正四棱柱的底面边长为a.其体积为

V柱=(a)2h=a2h.

而三棱锥C-AC′B的体积为

V锥=V柱.

故四面体ABCD的体积为

V=V柱-4V锥=V柱-V柱

=V柱=a2h.

说明  本题运用了“构造辅助体”的解题技巧.

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450. 四面体对棱长分别相等,分别是a,b,c.求体积.

解析: 把四面体“嵌入”棱长为x,y,z的长方体(如图).其充分条件是

有实数解

如果关于x,y,z的方程组有实数解,则四面体体积

V=xyz-4··(xy)·z=xyz

=

说明  对棱相等的四面体各面是全等的锐角三角形,本题采用了体积分割法,转化法求体积.

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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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