1、专题工作报告怎么写精选专题13立体几何中的向量方法1.【2017课标1,理18】如图,在四棱锥P-ABCD中,AB/CD,且.(1)证明:平面PAB平面PAD;(2)若PA=PD=AB=DC,求二面角A-PB-C的余弦值.【答案】(1)见解析;(2).以为坐标原点, 的方向为轴正方向, 为单位长,建立如图所示的空间直角坐标系.由(1)及已知可得, , , .所以, , , .设是平面的法向量,则,即,可取.设是平面的法向量,则,即,可取.则,所以二面角的余弦值为.2.【2017山东,理17】如图,几何体是圆柱的一部分,它是由矩形(及其内部)以边所在直线为旋转轴旋转得到的,是的中点.()设是上的
2、一点,且,求的大小;()当,求二面角的大小.【答案】().().【解析】()因为, , 平面, ,所以平面,又平面,所以,又,因此 ()以为坐标原点,分别以, , 所在的直线为, , 轴,建立如图所示的空间直角坐标系.由题意得 , , ,故, , , 设是平面的一个法向量.由可得取,可得平面的一个法向量. 设是平面的一个法向量.由可得取,可得平面的一个法向量. 所以.因此所求的角为.3.【2017北京,理16】如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD为正方形,平面PAD平面ABCD,点M在线段PB上,PD/平面MAC,PA=PD=,AB=4(I)求证:M为PB的中点;(II)求二面角B-PD
3、-A的大小;(III)求直线MC与平面BDP所成角的正弦值【答案】()详见解析:() ;() 【解析】(I)设交点为,连接.因为平面,平面平面,所以.因为是正方形,所以为的中点,所以为的中点.(II)取的中点,连接, .因为,所以.又因为平面平面,且平面,所以平面.因为平面,所以.因为是正方形,所以.如图建立空间直角坐标系,则, , , .设平面的法向量为,则,即.令,则, .于是.平面的法向量为,所以.由题知二面角为锐角,所以它的大小为.(III)由题意知, , .设直线与平面所成角为,则.所以直线与平面所成角的正弦值为.4.【2017天津,理17】如图,在三棱锥P-ABC中,PA底面ABC
4、,.点D,E,N分别为棱PA,PC,BC的中点,M是线段AD的中点,PA=AC=4,AB=2. ()求证:MN平面BDE;()求二面角C-EM-N的正弦值;()已知点H在棱PA上,且直线NH与直线BE所成角的余弦值为,求线段AH的长.【答案】 (1)证明见解析(2) (3) 或 【解析】如图,以A为原点,分别以, , 方向为x轴、y轴、z轴正方向建立空间直角坐标系.依题意可得A(0,0,0),B(2,0,0),C(0,4,0),P(0,0,4),D(0,0,2),E(0,2,2),M(0,0,1),N(1,2,0).()证明: =(0,2,0),=(2,0, ).设,为平面BDE的法向量,则,
5、即.不妨设,可得.又=(1,2, ),可得.因为平面BDE,所以MN/平面BDE.()解:依题意,设AH=h(),则H(0,0,h),进而可得, .由已知,得,整理得,解得,或.所以,线段AH的长为或. 5.【2017江苏,22】 如图, 在平行六面体ABCD-A1B1C1D1中,AA1平面ABCD,且AB=AD=2,AA1=, .(1)求异面直线A1B与AC1所成角的余弦值;(2)求二面角B-A1D-A的正弦值.【答案】(1)(2)【解析】在平面ABCD内,过点A作AEAD,交BC于点E.因为AA1平面ABCD,所以AA1AE,AA1AD.如图,以为正交基底,建立空间直角坐标系A-xyz.因
6、为AB=AD=2,AA1=, .则.(1) ,则.因此异面直线A1B与AC1所成角的余弦值为.(2)平面A1DA的一个法向量为.设为平面BA1D的一个法向量,又,则即不妨取x=3,则,所以为平面BA1D的一个法向量,从而,设二面角B-A1D-A的大小为,则.因为,所以.因此二面角B-A1D-A的正弦值为.6.【2016高考新课标1卷】(本小题满分为12分)如图,在以A,B,C,D,E,F为顶点的五面体中,面ABEF为正方形,AF=2FD, ,且二面角D-AF-E与二面角C-BE-F都是()证明:平面ABEF平面EFDC;()求二面角E-BC-A的余弦值【答案】()见解析()【解析】()由已知可
7、得,所以平面又平面,故平面平面()过作,垂足为,由()知平面以为坐标原点,的方向为轴正方向,为单位长,建立如图所示的空间直角坐标系由()知为二面角的平面角,故,则,可得,由已知,所以平面又平面平面,故,由,可得平面,所以为二面角的平面角,从而可得所以,设是平面的法向量,则,即,所以可取设是平面的法向量,则,同理可取则故二面角EBCA的余弦值为7.【2016高考新课标2理数】如图,菱形的对角线与交于点,点分别在上,交于点将沿折到位置,()证明:平面;()求二面角的正弦值【答案】()详见解析;().【解析】()由已知得,又由得,故.因此,从而.由,得.由得.所以,.于是,故.又,而,所以.()如图
8、,以为坐标原点,的方向为轴正方向,建立空间直角坐标系,则,.设是平面的法向量,则,即,所以可取.设是平面的法向量,则,即,所以可取.于是, .因此二面角的正弦值是.8.【2016高考天津理数】(本小题满分13分)如图,正方形ABCD的中心为O,四边形OBEF为矩形,平面OBEF平面ABCD,点G为AB的中点,AB=BE=2.(I)求证:EG平面ADF;()求二面角O-EF-C的正弦值;()设H为线段AF上的点,且AH=HF,求直线BH和平面CEF所成角的正弦值.【答案】()详见解析()()【解析】依题意,如图,以为点,分别以的方向为轴,轴、轴的正方向建立空间直角坐标系,依题意可得,.(I)证明
9、:依题意,.设为平面的法向量,则,即 .不妨设,可得,又,可得,又因为直线,所以.(II)解:易证,为平面的一个法向量.依题意,.设为平面的法向量,则,即 .不妨设,可得.因此有,于是,所以,二面角的正弦值为.9.【2016年高考北京理数】(本小题14分)如图,在四棱锥中,平面平面,.(1)求证:平面;(2)求直线与平面所成角的正弦值;(3)在棱上是否存在点,使得平面?若存在,求的值;若不存在,说明理由.【答案】(1)见解析;(2);(3)存在,【解析】(1)因为平面平面,所以平面,所以,又因为,所以平面;(2)取的中点,连结,因为,所以.又因为平面,平面平面,所以平面.因为平面,所以.因为,
10、所以.如图建立空间直角坐标系,由题意得,.设平面的法向量为,则即令,则.所以.又,所以.所以直线与平面所成角的正弦值为.10.【2016高考浙江理数】(本题满分15分)如图,在三棱台中,平面平面,BE=EF=FC=1,BC=2,AC=3.()求证:EF平面ACFD;()求二面角B-AD-F的平面角的余弦值.【答案】(I)证明见解析;(II)【解析】()延长,相交于一点,如图所示因为平面平面,且,所以平面,因此又因为,所以为等边三角形,且为的中点,则所以平面()方法一:过点作于Q,连结因为平面,所以,则平面,所以所以是二面角的平面角在中,得在中,得所以二面角的平面角的余弦值为方法二:如图,延长,
11、相交于一点,则为等边三角形取的中点,则,又平面平面,所以,平面以点为原点,分别以射线,的方向为,的正方向,建立空间直角坐标系由题意得,因此,设平面的法向量为,平面的法向量为由,得,取;由,得,取于是,所以,二面角的平面角的余弦值为易错起源1、利用向量证明平行与垂直例1、如图,在直三棱柱ADEBCF中,面ABFE和面ABCD都是正方形且互相垂直,点M为AB的中点,点O为DF的中点运用向量方法证明:(1)OM平面BCF;(2)平面MDF平面EFCD.证明方法一由题意,得AB,AD,AE两两垂直,以点A为原点建立如图所示的空间直角坐标系设正方形边长为1,则A(0,0,0),B(1,0,0),C(1,
12、1,0),D(0,1,0),F(1,0,1),M,O.(1),(1,0,0),0, .棱柱ADEBCF是直三棱柱,AB平面BCF,是平面BCF的一个法向量,且OM平面BCF,OM平面BCF.(2)设平面MDF与平面EFCD的一个法向量分别为n1(x1,y1,z1),n2(x2,y2,z2)(1,1,1),(1,0,0),(0,1,1),由得令x11,则n1.同理可得n2(0,1,1)n1n20,平面MDF平面EFCD.方法二(1)()().向量与向量,共面,又OM平面BCF,OM平面BCF.(2)由题意知,BF,BC,BA两两垂直,0,()220.OMCD,OMFC,又CDFCC,OM平面EF
13、CD.又OM平面MDF,平面MDF平面EFCD.【变式探究】如图,在底面是矩形的四棱锥PABCD中,PA底面ABCD,点E,F分别是PC,PD的中点,PAAB1,BC2.(1)求证:EF平面PAB;(2)求证:平面PAD平面PDC.证明(1)以点A为原点,AB所在直线为x轴,AD所在直线为y轴,AP所在直线为z轴,建立如图所示的空间直角坐标系,则A(0,0,0),B(1,0,0),C(1,2,0),D(0,2,0),P(0,0,1),点E,F分别是PC,PD的中点,E,F,(1,0,0),即EFAB,又AB平面PAB,EF平面PAB,EF平面PAB.(2)由(1)可知(1,0,1),(0,2,1),(0,0,1),(0,2,0),(1,0,0),(0,0,1)(1,0,0)0,(0,2,0)(1,0,0)0,即APDC,ADDC.又APADA,DC平面PAD.DC平面PDC,平面PAD平面PDC.【名师点睛】用向量知识证明立体几何问题,仍然离不开立体几何中的定理如要证明线面平行,只需要证明平面外的一条直线和平面内的一条直线平行,即化归为证明线线平行,用向量方法证明直线ab,只需证明向量ab(R)即可若用直线的方向向量与平面的法向量垂直来证明线面平行,仍需强调直线在平面外【锦囊妙计,战胜自我】设直线l的方向向量为a(a1,b
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