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空间向量与立体几何经典题型与答案1 已知四棱锥的底面为直角梯形,底面,且,是的中点 ()证明:面面;()求与所成的角;()求面与面所成二面角的大小 证明:以为坐标原点长为单位长度,如图建立空间直角坐标系,则各点坐标为 ()证明:因由题设知,且与是平面内的两条相交直线,由此得面 又在面上,故面面 ()解:因()解:在上取一点,则存在使要使为所求二面角的平面角 2 如图,在四棱锥中,底面是正方形,侧面是正三角形,平面底面 ()证明:平面; ()求面与面所成的二面角的大小 证明:以为坐标原点,建立如图所示的坐标图系 ()证明:不防设作,则, , 由得,又,因而与平面内两条相交直线,都垂直 平面 ()解:设为中点,则,由因此,是所求二面角的平面角,解得所求二面角的大小为3 如图,在四棱锥中,底面为矩形,侧棱底面, 为的中点 ()求直线与所成角的余弦值;()在侧面内找一点,使面,并求出点到和的距离 解:()建立如图所示的空间直角坐标系,则的坐标为、,从而设的夹角为,则与所成角的余弦值为 ()由于点在侧面内,故可设点坐标为,则,由面可得, 即点的坐标为,从而点到和的距离分别为 4 如图所示的多面体是由底面为的长方体被截面所截面而得到的,其中 ()求的长; ()求点到平面的距离 解:(I)建立如图所示的空间直角坐标系,则,设 为平行四边形,(II)设为平面的法向量,的夹角为,则到平面的距离为5 如图,在长方体,中,点在棱上移动 (1)证明:; (2)当为的中点时,求点到面的距离; (3)等于何值时,二面角的大小为 解:以为坐标原点,直线分别为轴,建立空间直角坐标系,设,则(1)(2)因为为的中点,则,从而,设平面的法向量为,则也即,得,从而,所以点到平面的距离为(3)设平面的法向量,由 令,依题意(不合,舍去), 时,二面角的大小为 6 如图,在三棱柱中,侧面,为棱上异于的一点,已知,求: ()异面直线与的距离; ()二面角的平面角的正切值 解:(I)以为原点,、分别为轴建立空间直角坐标系 由于,在三棱柱中有,设又侧面,故 因此是异面直线的公垂线,则,故异面直线的距离为 (II)由已知有故二面角的平面角的大小为向量的夹角 7 如图,在四棱锥中,底面为矩形,底面,是上一点, 已知求()异面直线与的距离; ()二面角的大小 解:()以为原点,、分别为轴建立空间直角坐标系 由已知可得设 由,即 由,又,故是异面直线与的公垂线,易得,故异面直线,
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