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如图,三棱柱中,点在平面ABC内的射影D在AC上,,.(1)证明:;(2)设直线与平面的距离为,求二面角的大小.-数学
题目简介
如图,三棱柱中,点在平面ABC内的射影D在AC上,,.(1)证明:;(2)设直线与平面的距离为,求二面角的大小.-数学
题目详情
如图,三棱柱
中,点
在平面ABC内的射影D在AC上,
,
.
(1)证明:
;
(2)设直线
与平面
的距离为
,求二面角
的大小.
题型:解答题
难度:中档
来源:不详
答案
(1)详见试题分析;(2)
(或
).
试题分析:(1)以
为坐标原点,射线
为
轴的正半轴,以
长为单位长,建立空间直角坐标系
,计算向量数量积
为0,从而证得
.也可以利用综合法:先由已知
平面
得平面
平面
,再由面面垂直的性质定理证得
平面
,而
为菱形中
最后由三垂线定理得
;(2)向量法:先求平面
和平面
的法向量
,再利用公式
来求二面角
的大小.综合法:先利用三垂线定理或其逆定理作出二面角
的平面角,再利用解三角形的有关知识求其余弦值大小.
试题解析:解法一:(1)
平面
,
平面
,故平面
平面
.又
,
平面
.连结
,∵侧面
为菱形,故
,由三垂线定理得
;(2)
平面
平面
,故平面
平面
.作
为垂足,则
平面
.又直线
∥平面
,因而
为直线
与平面
的距离,
.∵
为
的角平分线,故
.作
为垂足,连结
,由三垂线定理得
,故
为二面角
的平面角.由
得
为
的中点,
∴二面角
的大小为
.
解法二:以
为坐标原点,射线
为
轴的正半轴,以
长为单位长,建立如图所示的空间直角坐标系
.由题设知
与
轴平行,
轴在平面
内.
(1)设
,由题设有
则
由
得
,即
(①).于是
.
(2)设平面
的法向量
则
即
.
故
,且
.令
,则
,点
到平面
的距离为
.又依题设,点
到平面
的距离为
.代入①解得
(舍去)或
.于是
.设平面
的法向量
,则
,即
,故且
.令
,则
.又
为平面
的法向量,故
,∴二面角
的大小为
.
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如图,四棱锥中,底面为平行四边形
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如图所示,四棱锥PABCD中,PA⊥底
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