题目内容

【题目】如图,在四棱锥中,底面为菱形, 平面, , , , 分别是, 的中点.

(1)证明: ;

(2)设为线段上的动点,若线段长的最小值为,求二面角的余弦值.

【答案】(1)见解析;(2)

【解析】试题分析:(1)证明线线垂直则需证明线面垂直,根据题意易得,然后根据等边三角形的性质可得,又,因此得平面,从而得证(2)先找到EH什么时候最短,显然当线段长的最小时, ,在中, , , ,∴,由中, , ,∴.然后建立空间直角坐标系,写出两个面法向量再根据向量的夹角公式即可得余弦值

解析:(1)证明:∵四边形为菱形, ,

∴为正三角形.又为的中点,∴.

又,因此.

∵平面, 平面,∴.

而平面, 平面且,

∴平面.又平面,∴.

(2)如图, 为上任意一点,连接, .

当线段长的最小时, ,由(1)知,

∴平面, 平面,故.

在中, , , ,

∴,

由中, , ,∴.

由(1)知, , 两两垂直,以为坐标原点,建立如图所示的空间直角坐标系,又, 分别是, 的中点,

可得, , , ,

, , ,

所以, .

设平面的一法向量为,

则因此,

取,则,

因为, , ,所以平面,

故为平面的一法向量.又,

所以 .

易得二面角为锐角,故所求二面角的余弦值为.

【题型】解答题
【结束】
20

【题目】【2018湖北七市(州)教研协作体3月高三联考】已知椭圆: 的左顶点为,上顶点为,直线与直线垂直,垂足为点,且点是线段的中点.

(I)求椭圆的方程;

(II)如图,若直线: 与椭圆交于, 两点,点在椭圆上,且四边形为平行四边形,求证:四边形的面积为定值.

【答案】(I);(II)

【解析】试题分析:(1)根据题意可得, 故斜率为,由直线与直线垂直,可得,因为点是线段的中点,∴点的坐标是,

代入直线得,连立方程即可得, ;(2)∵四边形为平行四边形,∴,设, , ,∴ ,得,将点坐标代入椭圆方程得,

点到直线的距离为,利用弦长公式得EF,则平行四边形的面积为

.

解析:(1)由题意知,椭圆的左顶点,上顶点,直线的斜率,

得,

因为点是线段的中点,∴点的坐标是,

由点在直线上,∴,且,

解得, ,

∴椭圆的方程为.

(2)设, , ,

将代入消去并整理得 ,

则, ,

,

∵四边形为平行四边形,∴ ,

得,将点坐标代入椭圆方程得,

点到直线的距离为, ,

∴平行四边形的面积为

.

故平行四边形的面积为定值.

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