(本小题满分13分,(1)小问4分,(2)小问9分)
如图,三棱锥中,
平面
分别为线段
上的点,且
21.证明:平面
22.求二面角的余弦值。
19.四棱锥底面是平行四边形,面
面
,
,
,
分别为
的中点.
(1)求证:
(2)求二面角的余弦值
19.如图,在四面体PABC中,PA=PB,CA=CB,D、E、F、G分别是PA,AC、CB、BP的中点.
(1)求证:D、E、F、G四点共面;
(2)求证:PC⊥AB;
(3)若△ABC和△PAB都是等腰直角三角形,且AB=2,,求四面体PABC的体积.
19.如图,四边形PCBM是直角梯形,∠PCB=90°,PM∥BC,PM=1,BC=2.又AC=1,∠ACB=120°,AB⊥PC,直线AM与直线PC所成的角为60°.
(1)求证:PC⊥AC;
(2)求二面角M﹣AC﹣B的余弦值;
(3)求点B到平面MAC的距离.
(1)证明详见解析
试题分析:(1)要证线面垂直,就是要证线线垂直,题中由平面
,可知
,再分析已知由
得
,这样与
垂直的两条直线都已找到,从而可得线面垂直
试题解析:(1)证明:由PC平面ABC,DE
平面ABC,故PC
DE
由CE=2,CD=DE=得
CDE为等腰直角三角形,故CD
DE
由PCCD=C,DE垂直于平面PCD内两条相交直线,故DE
平面PCD
根据是给条件通过线线关系向面面垂直关系进行转化,证明问题,难度不大,属于基础题目
线线与线面垂直的转化
(2).
试题分析:(2)求二面角的大小,可心根据定义作出二面角的平面角,求出这个平面角的大小,本题中,由于,
平面
,因此
两两垂直,可以他们为
轴建立空间直角坐标系,写出图中各点的坐标,求出平面
和平面
的法向量
,向量
的夹角与二面角相等或互补,由此可得结论.
试题解析:(2)由(1)知,CDE为等腰直角三角形,
DCE=
,如(19)图,过点D作DF垂直CE于F,易知DF=FC=EF=1,又已知EB=1,
故FB=2.
由ACB=
得DF
AC,
立体几何解答题的一般模式是首先证明线面位置关系(一般考虑使用综合几何方法进行证明),然后是与空间角有关的问题,综合几何方法和空间向量方法都可以,但使用综合几何方法要作出二面角的平面角,作图中要伴随着相关的证明,对空间想象能力与逻辑推理能力有较高的要求,而使用空间向量方法就是求直线的方向向量、平面的法向量,按照空间角的计算公式进行计算,也就是把几何问题完全代数化了,这种方法对运算能力有较高的要求.两种方法各有利弊,在解题中可根据情况灵活选用.
法向量夹角与二面角平面角的关系