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文檔簡介
1、6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3
2、3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 52.52.5 夾角的計算夾角的計算基礎達標1.如果平面的一條斜線和它在平面上的射影的方向向量分別是a a(0,2,1),b b( 2,5, 5),那么這條斜線與平面的夾角是()a90b60c45d30解析:選 d.cosa a,b ba ab b|a a|b b|3 55 1232,a a,b b30.2.平面的一個法向量為n n1 1(4,3,0),平面的一個法向量為n n2 2(0,3,4),則平面與平面夾角的余弦值為()a9
3、25b925c.725d以上都不對解析:選 b.cosn n1 1,n n2 2n n1 1n n2 2|n n1 1|n n2 2|925,平面與平面夾角的余弦值為925.3.如圖,在空間直角坐標系中有正三棱柱abca1b1c1,已知ab1,點d在bb1上,且bd1,則ad與側面aa1c1c所成角的余弦值是()a.12b32c.64d104解析:選 d.a點坐標為(12,32,0),d點坐標為(1,0,1),ad(12,32,1)易知平面acc1a1的法向量n ncb12ca(1,0,0)12(12,32,0)(34,34,0)cosn n,adn nad|n n|ad|64,6 e d b
4、 c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4
5、 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5所求角的余弦值為1(64)2104.4.在正四棱錐pabcd中,pa2,直線pa與平面abcd所成角為 60,e為pc的中點,則異面直線pa與be所成角為()a90b60c45d30解析:選 c.建立如圖所示的空間直角坐標系,則pao60,op 3,oa1,ab 2,p(0,0, 3),a(22,22,0),b(22,22,0),c(22,22,0),e(24,24,32),ap(22,22, 3),be(3 24,24,32),cosap,b
6、e22 222,ap,be45,即異面直線pa與be所成角為 45.5.如圖所示,已知點p為菱形abcd外一點,且pa平面abcd,paadac,點f為pc中點,則平面cbf與平面bfd夾角的正切值為()a.36b34c.33d233解析:選 d.連接bd,設acbdo,連接of,以o為原點,ob,oc,of所在直線分別為x、y、z軸,建立空間直角坐標系,設paadac1,則bd 3,b(32,0,0),f(0,0,12),c(0,12,0),d(32,0,0)oc(0,12,0),且oc為平面bdf的一個法向量6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f
7、 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2
8、 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5由bc(32,12,0),fb(32,0,12)可得平面bcf的一個法向量n n(1, 3, 3)cosn n,oc217,sinn n,oc2 77.tann n,oc2 33.6.在空間中,已知二面角l的大小為23,n n1 1,n n2 2分別是平面,的法向量,則n n1 1,n n2 2的大小為_解析: 半平面(及其法向量n n1 1)繞l旋轉使與重合, 若n n1與n n2同向時 n n1 1,n n2 2 23,若n n1 1與n n2 2反向時n n1 1,n n2 23.答案:3或237.如圖,
9、在正方體abcda1b1c1d1中,m,n分別是cd,cc1的中點,則異面直線a1m與dn所成的角的大小是_解析:建立如圖所示的空間直角坐標系,令|ab|2,則d(0,0,0),c(0,2,0),m(0,1,0),a1(2,0,2),c1(0,2,2),n(0,2,1),a1m(2,1,2),dn(0,2,1),a1mdn0,a1mdn,即異面直線a1m與dn所成的角為2.答案:28.如圖所示,在三棱錐pabc中,pa平面abc,acbc,paab2ac2a,則ab與平面pbc所成角的正弦值為_6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4
10、4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d
11、d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5解析:建立如圖所示的空間直角坐標系,則ab2a(a0),o(0,0,0),b(0,2a,0),c(32a,a2,0),p(0,0,2a)ab(0,2a,0),設平面pbc的法向量n n(x,y,z),則n nbc0n npb0,即32ax3ay202ay2az0,x 3yyz,令yz1,則x 3,n n( 3,1,1),cosn n,ab55.答案:559.在三棱柱abca1b1c1中,a1a底面abc,acb90,aa1acbc2,d為ab中點(1)求證:bc1平面a1cd;(2)求直線aa1與平面a1cd所成角的正弦值解:(
12、1)證明:連接ac1交a1c于o點,則do為abc1的中位線,故dobc1,又do平面a1cd,bc1平面a1cd,所以bc1平面a1cd.(2)以ca,cb,cc1所在的直線為x,y,z軸建立空間直角坐標系,則a(2,0,0),a1(2,0,2),d(1,1,0),設平面a1dc的法向量為n n(x,y,z),由n ncd0n na1d0得xy0 xy2z0,令x1 得n n(1,1,1)設直線aa1與平面a1cd所成角為,則 sin|cosaa1,n n|22 3|33.10.6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f
13、 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5
14、 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5如圖,pc平面abc,dapc,bca90,acbc1,pc2,ad1.(1)求證:pd平面bcd;(2)設q為pb的中點,求二面角qcdb的余弦值解:(1)證明:因為pc平面abc,所以pcbc.又bcac,因為pc平面pdac,ac平面pdac,acpcc,所以bc平面pdac,又pd平面pdac,所以bcpd.因為acbcad1,pc2,daac,所以pdcd.因為cd平面bcd,bc平面bcd,cdbcc,所以pd平面bcd.(2)由pc平面abc,bcac所以ca,cb,cp兩兩垂直以c為坐標原點,分別以ca,cb,cp所在直線為x
15、,y,z軸,建立如圖所示的空間直角坐標系則a(1,0,0),b(0,1,0),c(0,0,0),p(0,0,2),q(0,12,1),d(1,0,1)所以cd(1,0,1),cq(0,12,1)設平面cdq的法向量n n1 1(x1,y1,z1)則cdn n1x1z10cqn n112y1z10,取x11.解得y12z11,所以n n1 1(1,2,1)設平面cdb的法向量n n2(x2,y2,z2),則cdn n2x2z20cbn n2y20,取x21.解得y20z21,所以n n2 2(1,0,1)設二面角qcdb為,所以 cosn n1 1n n2 2|n n1 1|n n2|26 23
16、3.6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f
17、3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5所以二面角qcdb的余弦值為33.能力提升1.在正四面體abcd中,e為棱ad的中點, 則ce與平面bcd的夾角的正弦值為()a.32b23c.12d33解析:選 b.如圖,以bcd的中心o為原點,oc,oa所在直線分別為x軸,z軸,平面bcd內垂直oc于點o的直線為y軸建立空間直角坐標系,設正四面體的棱長為 1,則c(33,0,0),a(0,0,63),d(36,12,0),所以e(312,14,66),所以ce(5 312
18、,14,66),因為平面bcd的一個法向量為n n(0,0,1),所以 cosce,n n66(5 312)2(14)2(66)223,設夾角為,sin|cosce,n n|23.2.二面角的棱上有a,b兩點,直線ac,bd分別在這個二面角的兩個半平面內,且都垂直于ab,已知ab4,ac6,bd8,cd2 17,則該二面角的大小為_解析:取基底ac,ab,bd,則二面角大小為ac,bd ,且cdacabbd,cd2ac2ab2bd22acab2acbd2abbd,即 417624282268cosac,bdcosac,bd12,即二面角的大小為 60.答案:603.如圖, 已知四棱錐pabcd
19、中, 底面abcd為菱形, 且paacabbc2,pa平面abcd,e,f分別是bc,pc的中點6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3
20、7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5(1)證明:aepd;(2)求二面角eafc的余弦值解:(1)證明:由acabbc,可得abc為正三角形因為e為bc的中點,所以aebc.又bcad,因此aead.因為pa平面abcd,ae平面abcd,所以paae.而pa平面pad,ad平面pad且paada,所以ae平面pad.又pd平面pad,所以aepd.(2)由(1)知ae,
21、ad,ap兩兩垂直,以a為坐標原點,建立如圖所示的空間直角坐標系,又e,f分別為bc,pc的中點,所以a(0,0,0),b( 3,1,0),c( 3,1,0),d(0,2,0),p(0,0,2),e( 3,0,0),f32,12,1,所以ae( 3,0,0),af32,12,1.設平面aef的一個法向量為m m(x1,y1,z1),則m mae0,m maf0,因此3x10,32x112y1z10.取z11,則m m(0,2,1),因為bdac,bdpa,paaca,所以bd平面afc,故bd為平面afc的一法向量又bd( 3,3,0),所以 cosm m,bdm mbd|m m|bd|65
22、12155.因為二面角eafc為銳角,所以所求二面角的余弦值為155.4.在如圖所示的四棱錐pabcd中,底面abcd是正方形,側棱pd底面abcd,pddc,6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1
23、d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5點e是pc的中點,作efpb交pb于點f.(1)求證:pa平面edb;(2)求證:pb平面efd;(3)求二面角cpbd的大小解:如圖所示建立空間直角坐標系,點d為坐標原點,設dc1.(1)證明:連接ac,ac交bd于點g,連接eg.依題意得a(1,0,0),p(0,0,1),e0,12,12 .因為底面abcd是正方形,所以點g是此正方形的中心,故點g的坐標為12,12,0,且pa(1,0,1),eg12,0,12 .
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