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文檔簡(jiǎn)介
2022年高考數(shù)學(xué)考前模擬題
1.如圖,幾何體ABCED中,平面BCE_L平面ABC,D4_L平面ABC,且D4=AB=AC.
(1)證明:D4〃平面EBC;
(2)^ABA.AC,OE_L平面BCE,求二面角A-DC-E的余弦值.
【分析】(1)過(guò)點(diǎn)E作EHLBC于點(diǎn)H,利用面面垂直的性質(zhì)定理證明平面ABC,
從而得到AD//EH,由線面垂直的判定定理證明即可;
(2)連接AH,建立合適的空間直角坐標(biāo)系,求出所需點(diǎn)的坐標(biāo)和向量的坐標(biāo),然后利
用待定系數(shù)法求出平面。EC的法向量,由向量的夾角公式求解即可.
【解答】解:(1)證明:過(guò)點(diǎn)E作EHLBC于點(diǎn)H,
因?yàn)槠矫鍮CEJ_平面ABC,平面BCEA平面ABC=BC,E”u平面BCE,
所以平面ABC,
又D4_L平面ABC,
則AD//EH,
因?yàn)镋Hu平面3CE,OAC平面BCE,
故D4〃平面EBC;
(2)因?yàn)镈EJ_平面BEC,
所以WEB=乙DEC=與
又DB=DC,則△OEB絲△OEC,故BE=CE,
所以〃是BC的中點(diǎn),
連接AH,則
ABC,平面BCEC平面ABC=BC,A,u平面BCE,
所以A4_L平面EBC,
DE//AH,AHLEH,
所以四邊形是矩形,
以A為坐標(biāo)原點(diǎn),分別以AC,AB,A£>所在直線為x,y,z軸建立空間直角坐標(biāo)系,
設(shè)。A=2a,則E(a,a,2a),CC2a,0,0),D(0,0,2a),
—>—>
故DE=(a,a,0),DC=(2a,0,—2a),
設(shè)平面DEC的一個(gè)法向量為£=(x,y,z),
'TT
則n-DE=ax+ay=0
.n-DC—2ax—2az—0
令x=l,可得n=(1,—1,1),
又平面D4c的一個(gè)法向量為薪=(0,1,0),
設(shè)二面角A-DC-E的平面角為6,
則|cos0|=cos{m,n)=沙日=烏,
因?yàn)槎娼茿-AC-E是鈍角,
故二面A-DC-E的余弦值為—學(xué).
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了立體幾何的綜合應(yīng)用,涉及了線面平行的判定定理和面面垂直的判
定定理的應(yīng)用,二面角的求解,在求解有關(guān)空間角問(wèn)題的時(shí)候,一般會(huì)建立合適的空間
直角坐標(biāo)系,將空間角問(wèn)題轉(zhuǎn)化為空間向量問(wèn)題進(jìn)行研究,屬于中檔題.
2.如圖所示,在直三棱柱ABC-AiBiCiABC中,C\C=CB=CA=2,ACLCB,D,E分別
為棱CiC、BiCl的中點(diǎn).
(1)求點(diǎn)B到平面ACE的距離;
(2)求平面84。與平面44。夾角的余弦值.
【分析】(1)以C8為x軸,C4為y軸,CC1為z軸,建立空間直角坐標(biāo)系,利用向量
法能求出點(diǎn)B到平面ACE的距離.
(2)求出平面的法向量和平面A41Q的法向量,利用向量法能求出平面84。與
平面A41力夾角的余弦值.
【解答】解:(1)如圖所示,以CB為x軸,。為),軸,CC1為z軸,建立空間直角坐
標(biāo)系,
由C1C=C3=C4=2,得C(0,0,0),A(0,2,0),B(2,0,0),£(1,0,2),
則旗=(2,-2,0),CA=(0,2,0),CE=(1,0,2),
設(shè)平面ACE的法向量為蔡=(x,y,z),
-CA=2y=0,取》=2,得£=(2,0,-1),
?CE=x+2z=0
...點(diǎn)B到平面ACE的距離為d=電%=4=4V5_
\n\<55
(2)4(0,2,2),D(0,0,1),
DAX=(0,2,1),DB=(2,0,-1),
設(shè)平面BA\D的法向量為藍(lán)=(a,b,c),
+竽=2b+c=0,取『1,得蔡=([,7,
則2))
.m-DB=2a—c=0
平面AAiQ的法向量3=(0,1,0),
設(shè)平面BA\D與平面AA\D夾角為
則平面BA\D與平面AAiD夾角的余弦值為:
a\m-p\176
cos6=2-4=—=
\m\-\p\V66
【點(diǎn)評(píng)】本題考查點(diǎn)到平面的距離、二面角的余弦值的求法,考查空間中線線、線面、
面面間的位置關(guān)系等基礎(chǔ)知識(shí),考查運(yùn)算求解能力,是中檔題.
3.如圖所示,在三棱錐P-ABQ中,平面4BQ,BA=BP=BQ,D,C,E,F分別是
AQ,BQ,AP,8P的中點(diǎn),AQ=2BD,PQ與EQ交于點(diǎn)G,PC與FQ交于點(diǎn)H,連接
GH.
(1)求證:AB〃GH;
(2)求平面。G”與平面GHE的夾角的余弦值.
【分析】(1)推導(dǎo)出EF//AB,DC//AB.從而EF//DC,進(jìn)而EF〃平面PCD,EF//GH.再
由EF//AB,能證明AB//GH.
(2)以B為坐標(biāo)原點(diǎn),分別以BA,BQ,BP所在直線為x軸、y軸、z軸,建立空間直
角坐標(biāo)系,利用向量法能求出平面0GH與平面的夾角的余弦值.
【解答】解:(1)證明:因?yàn)椤?,C,E,F分別是AQ,BQ,AP,BP的中點(diǎn),
所以DC//AB.所以EF〃£>C.
XPCD,力Cu平面PC£),
所以EF〃平面PCD.
又EFu平面EFQ,平面EFQn平面PCD=GH,
所以EF〃GH.又EF〃AB,所以AB〃GH.
(2)在△AB。中,AQ^2BD,AD^DQ,所以/4BQ=90°.
又PB_L平面ABQ,所以BA,BQ,BP兩兩垂直.
以8為坐標(biāo)原點(diǎn),分別以區(qū)4,BQ,8P所在直線為x軸、y軸、z軸,建立如圖所示的空
間直角坐標(biāo)系.
設(shè)BA=BQ=BP=2,
貝0,1),F(0,0,1),Q(0,2,0),D(1,1,0),C(0,1,0),P(0,0,
2).
所以訪=(-1,2,-1),FQ=(.0,2,-1),
DP=(-1,-1,2),CP=(0,-1,2).
設(shè)平面EFQ的一個(gè)法向量為?n=(xi,yi,zi),
,TTT—
由m?EQ=0,m?FQ=0,
得「Xi+2yi-zI=0,取y]=],得藍(lán)=(°,].2).
12yl-zx=0,
設(shè)平面POC的一個(gè)法向量為蔡=(X2,”,Z2),
由九=0,n*CP=0,
汨(一*2一+2年=0'徂t1、
得{取Hz2=l,得九=(0,2o,1).
1―+2Z2—0/
設(shè)平面DGH與平面G
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