383. 四面体ABCD的四个面中,是直角三角形的面至多有 ( )
(A)1个 (B)2个
(C)3个 (D)4个
解析:(D)
设底面为直角三角形,从底面的一个锐角顶点作平面的垂线,则这样的四面体的每个面都是直角三角形.
382. 如图,ABCD为直角梯形,∠DAB=∠ABC=90°,AB=BC=a,AD=2a,PA⊥平面ABCD,PA=a.
(1) 求证:PC⊥CD;
(2) 求点B到直线PC的距离.
解析:(1)要证PC与CD垂直,只要证明AC与CD垂直,可按实际情形画出底面图形进行证明.(2)从B向直线PC作垂直,可利用△PBC求高,但需求出三边,并判断其形状(事实上,这里的∠PBC=90°);另一种重要的思想是:因PC在平面PAC中,而所作BH为平面PAC的斜线,故关键在于找出B在平面PAC内的射影,因平面PAC处于“竖直状态”,则只要从B作“水平”的垂线,可见也只要从B向AC作垂线便可得其射影.
证明 (1)取AD的中点E,连AC,CE,
则ABCE是正方形,△CED为等腰直角三角形.
∴AC⊥CD,∵PA⊥平面ABCD,∴AC为PC在平面ABCD上的射影,∴PC⊥CD;
解 (2)连BE交AC于O,则BE⊥AC,
又BE⊥PA,AC∩PA=A,∴BE⊥平面PAC.
过O作OH⊥PC于H,连BH,则BH⊥PC.
∵PA=a,AC=,∴PC=,则OH=,
∵BO=,∴BH=
381. 如图,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,M是棱A1A的中点,N在AB上,且AN∶NB=1∶3,求证:C1M⊥MN.
解析:在空间中作出两条直线垂直相对较在平面内作两条直线垂直难.此题C1M与MN是相交直线,一种方法可通过勾股定理来验证它是否垂直,另一方法为:因MN是平面A1ABB1内的一条直线,可考虑MC1在平面A1ABB1内的射影.
证明1 设正方体的棱长为a,则MN=,
C1M=,C1N=,
∵MN2+MC12=NC12,∴C1M⊥MN.
证明2 连结B1M,∵C1B1⊥平面A1ABB1,
∴B1M为C1M在平面A1ABB1上的射影.
设棱长为a ,∵AN=,AM=,∴tan∠AMN=,
又tan∠A1B1M=,则∠AMN=∠A1B1M,∴B1M⊥MN,
由三垂线定理知,C1M⊥MN.
380. 如图,在正四面体ABCD中。各面都是全等的正三角形的四面体,M为AD的中点,求CM与平面BCD所成角的余弦值.
解析:要作出CM在平面BCD内的射影,关键是作出M在平面BCD内的射影,而M为AD的中点,故只需观察A在平面BCD内的射影,至此问题解法已明朗.
解 作AO⊥平面BCD于O,连DO,作MN⊥平面BCD于N,则N∈OD.
设AD=a,则OD=,∴AO=,∴MN=.
又∵CM=,∴CN=.
∴CM与平面BCD所成角的余弦值为.
379. Rt△ABC中,∠C=90°,BC=36,若平面ABC外一点P与平面A,B,C三点等距离,且P到平面ABC的距离为80,M为AC的中点.
(1)求证:PM⊥AC;
(2)求P到直线AC的距离;
(3)求PM与平面ABC所成角的正切值.
解析:点P到△ABC的三个顶点等距离,则P在平面ABC内的射影为△ABC的外心,而△ABC为直角三角形,其外心为斜边的中点.
证明 (1)∵PA=PC,M是AC中点,∴PM⊥AC
解 (2)∵BC=36,∴MH=18,又PH=80,
∴PM=,即P到直线AC的距离为82;
(3)∵PM=PB=PC,∴P在平面ABC内的射线为△ABC的外心,
∵∠C=90° ∴P在平面ABC内的射线为AB的中点H。
∵PH⊥平面ABC,∴HM为PM在平面ABC上的射影,
则∠PMH为PM与平面ABC所成的角,∴tan∠PMH=
378. 如图,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,求:
(1)A1B与平面A1B1CD所成的角;
(2)B1B在平面A1C1B所成角的正切值.
解析: 求线面成角,一定要找准斜线在平面内的射影.
(1)先找到斜足A1,再找出B在平面A1B1CD内的射影,即从B向平面A1B1CD作垂线,一定要证明它是平面A1B1CD的垂线.
这里可证BC1⊥平面A1B1CD,O为垂足,
∴A1O为A1B在平面A1B1CD上的射影.
(2)若将平面D1D1BB竖直放置在正前方,则A1C1横放在正前方,估计B1B在平面A1C1B内的射影应落在O1B上,这是因为A1C1⊥平面D1DBB1,∴故作B1H⊥O1B交于H时,BH1⊥A1C1,即H为B1在平面A1C1B内的射影.另在求此角大小时,只要求∠B1BO1即可.
解析:(1)如图,连结BC1,交B1C于O,连A1O.
∵A1B1⊥平面B1BCC1,BC1平面B1BCC1,∴A1B1⊥BC1.
又B1C⊥BC1,A1B1∩B1C=B1,
∴BC1⊥平面A1B1CD,O为垂足,
∴A1O为A1B在平面A1B1CD上的射影,
则∠BA1O为A1B与平面A1B1CD所成的角.
sin∠BA1O=,∴∠BA1O=30°.
(2)连结A1C1交B1D1于O1,连BO1,
作B1H⊥BO1于H.∵A1C1⊥平面D1DBB1,∴A1C1⊥B1H.
又B1H⊥BO1,A1C1∩BO1=O1,∴B1H⊥平面A1C1B,
∴∠B1BO1为B1B与平面A1C1B所成的角,
tan∠B1BO =,即B1B与平面A1C1B所成的角的正切值为.
377. Rt△ABC中,D是斜边AB的中点,AC=6,BC=8,EC⊥平面ABC,且EC=12,则ED= .
解析:13.
AB=10,∴CD=5,则ED==13.
376. △ABC的三个顶点A,B,C到平面α的距离分别为2cm, 3cm, 4cm , 且它们在α的同一侧,则△ABC的重心到平面α的距离为 .
解析:3cm .
=3cm .
375. 线段AB的两个端点A,B到平面α的距离分别为6cm, 9cm, P在线段AB上,AP:PB=1:2,则P到平面α的距离为 .
解析:7cm或1cm.
分A,B在平面α的同侧与异侧两种情况.同侧时,P到平面α的距离为=7(cm),异侧时,P到平面α的距离为=1(cm).
374. P为矩形ABCD所在平面外一点,且PA⊥平面ABCD,P到B,C,D三点的距离分别是,,,则P到A点的距离是 ( )
(A)1 (B)2 (C) (D)4
解析:(A)
设AB=a,BC=b,PA=h,则a2+h2=5, b2+h2=13, a2+b2+h2=17,∴h=1.