如圖,在長方體

中,已知上下兩底面為正方形,且邊長均為1;側(cè)棱

,

為

中點(diǎn),

為

中點(diǎn),

為

上一個動點(diǎn).

(Ⅰ)確定

點(diǎn)的位置,使得

;
(Ⅱ)當(dāng)

時,求二面角

的平面角余弦值.
試題分析:(Ⅰ)用向量法的解題步驟是建立恰當(dāng)?shù)目臻g直角坐標(biāo)系,寫出相應(yīng)的點(diǎn)的坐標(biāo)及向量的坐標(biāo),利用向量的數(shù)量積為0,則這兩個向量垂直,得出結(jié)論;(Ⅱ)二面角的問題,找到兩個平面的法向量的夾角,利用向量的夾角公式求解.
試題解析:方法一:

(Ⅰ)如圖,分別以

所在直線為

軸建立空間直角坐標(biāo)系

,則

易得

2分
由題意得

,設(shè)

又

則由

得

,
∴

,得

為

的四等分點(diǎn). 6分
(Ⅱ)易知平面

的一個法向量為

,設(shè)平面

的法向量為

則

,得

,取

,得

, 10分
∴

,∴二面角

的平面角余弦值為

.12分
方法二:
(Ⅰ)∵

在平面

內(nèi)的射影為

,且四邊形

為正方形,

為中點(diǎn), ∴

同理,

在平面

內(nèi)的射影為

,則

由△

~△

, ∴

,得

為

的四等分點(diǎn). 6分
(Ⅱ)∵

平面

,過

點(diǎn)作

,垂足為

;
連結(jié)

,則

為二面角

的平面角; 8分
由

,得

,解得

∴在

中,

,
∴

;∴二面角

的平面角余弦值為

. 12分
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題
科目:高中數(shù)學(xué)
來源:不詳
題型:解答題
(本小題滿分12分)在三棱柱

中,側(cè)面

為矩形,

,

,

為

的中點(diǎn),

與

交于點(diǎn)

,

側(cè)面

.

(1)證明:

;
(2)若

,求直線

與平面

所成角的正弦值.
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科目:高中數(shù)學(xué)
來源:不詳
題型:解答題
在三棱錐

中,

是邊長為2的正三角形,平面

平面

,

,

分別為

的中點(diǎn).

(1)證明:

;
(2)求銳二面角

的余弦值;
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科目:高中數(shù)學(xué)
來源:不詳
題型:解答題
如圖,幾何體

中,四邊形

為菱形,

,

,面

∥面

,

、

、

都垂直于面

,且

,

為

的中點(diǎn),

為

的中點(diǎn).

(1)求幾何體

的體積;
(2)求證:

為等腰直角三角形;
(3)求二面角

的大小.
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科目:高中數(shù)學(xué)
來源:不詳
題型:解答題
如圖,直棱柱ABC-

中,D,E分別是AB,BB1的中點(diǎn),

=AC=CB=

AB.

(Ⅰ)證明:

//平面

;
(Ⅱ)求二面角D-

-E的正弦值.
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科目:高中數(shù)學(xué)
來源:不詳
題型:解答題
(本小題滿分14分)如圖,在三棱錐

中,面

面

,

是正三角形,

,

.
(Ⅰ)求證:

;
(Ⅱ)求平面DAB與平面ABC的夾角的余弦值;
(Ⅲ)求異面直線

與

所成角的余弦值.

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科目:高中數(shù)學(xué)
來源:不詳
題型:填空題
若四棱柱

的底面是邊長為1的正方形,且側(cè)棱垂直于底面,若

與底面

成60°角,則二面角

的平面角的正切值為
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科目:高中數(shù)學(xué)
來源:不詳
題型:解答題
如圖,已知正方體

,

分別為各個面的對角線;

(1)求證:

;
(2)求異面直線

所成的角.
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科目:高中數(shù)學(xué)
來源:不詳
題型:填空題
正三棱錐P—ABC中,CM=2PM,CN=2NB,對于以下結(jié)論:

①二面角B—PA—C大小的取值范圍是(

,π);
②若MN⊥AM,則PC與平面PAB所成角的大小為

;
③過點(diǎn)M與異面直線PA和BC都成

的直線有3條;
④若二面角B—PA—C大小為

,則過點(diǎn)N與平面PAC和平面PAB都成

的直線有3條.
正確的序號是
.
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