题目内容
18.(Ⅰ)求证:CP∥平面DAE;
(Ⅱ)求平面CDE与平面ABE所成的锐二面角θ的余弦值;
(Ⅲ)在线段EC上是否存在一点Q,使直线PQ与平面CDE所成的角的正弦值为$\frac{3\sqrt{6}}{14}$.若存在,求出$\frac{EQ}{EC}$的值;若不存在,请说明理由.
分析 (Ⅰ)取AE的中点F,连接DF、PF,由已知证得PF∥DC,且PF=DC,则四边形DCPF为平行四边形,可得PC∥DF.再由线面平行的判定可得CP∥平面DAE;
(II)由∠BAE=90°,平面ABCD平面ABE,在平面ABCD内过A作Az⊥AB.以点A为原点,直线AE为x轴,直线AB为y轴,Az为z轴建立空间直角坐标系A-xyz,
设AB=AD=AE=2,求得E,C,D的坐标,进一步求出平面ECD与平面平面ABC的一个法向量,由两法向量所成角的余弦值可得平面CDE与平面ABE所成的锐二面角θ的余弦值;
(Ⅲ)设Q(x,y,z),且$\overrightarrow{EQ}=λ\overrightarrow{EC}$,由向量相等求得Q(2-2λ,2λ,$\sqrt{3}λ$),又P(1,1,0),可得$\overrightarrow{PQ}=(1-2λ,2λ-1,\sqrt{3}λ)$.结合直线PQ与平面CDE所成的角的正弦值为$\frac{3\sqrt{6}}{14}$列式求得$λ=\frac{2}{9}$或$λ=\frac{2}{33}$.
解答 (Ⅰ)证明:取AE的中点F,连接DF、PF,
∵P为BE中点,∴PF∥AB,且PF=$\frac{1}{2}AB$,![]()
又直角梯形ABCD中,∠DAB=60°,AB=AD,
可得DC∥AB,且DC=$\frac{1}{2}AB$,
∴PF∥DC,且PF=DC,则四边形DCPF为平行四边形,可得PC∥DF.
而DF?平面EAD,PC?平面EAD,∴CP∥平面DAE;
(II)解:∵∠BAE=90°,平面ABCD平面ABE,在平面ABCD内过A作Az⊥AB.
∴以点A为原点,直线AE为x轴,直线AB为y轴,Az为z轴建立空间直角坐标系A-xyz,
设AB=AD=AE=2,由已知,得E(2,0,0),C(0,2,$\sqrt{3}$),D(0,1,$\sqrt{3}$).
∴$\overrightarrow{EC}=(-2,2,\sqrt{3})$,$\overrightarrow{DC}=(0,1,0)$,
设平面ECD的法向量为$\overrightarrow{n}$=(x,y,z),
则$\left\{\begin{array}{l}{\overrightarrow{n}•\overrightarrow{EC}=-2x+2y+\sqrt{3}z=0}\\{\overrightarrow{n}•\overrightarrow{DC}=y=0}\end{array}\right.$,取z=2,得平面ECD的一个法向量为$\overrightarrow{n}$=($\sqrt{3}$,0,2).
又∵平面ABC的一个法向量为$\overrightarrow{m}$=(0,0,1).
∴cosθ=|cos<$\overrightarrow{m},\overrightarrow{n}$>|=$\frac{|\overrightarrow{m}•\overrightarrow{n}|}{|\overrightarrow{m}||\overrightarrow{n}|}=\frac{2}{\sqrt{7}}=\frac{2\sqrt{7}}{7}$,
即平面CDE与平面ABE所成的锐二面角θ的余弦值为$\frac{2\sqrt{7}}{7}$;
(Ⅲ)解:线段EC上存在点Q,使直线PQ与平面CDE所成的角的正弦值为$\frac{3\sqrt{6}}{14}$,此时$\frac{EQ}{EC}$=$\frac{2}{9}$或$\frac{EQ}{EC}$=$\frac{2}{33}$.
设Q(x,y,z),且$\overrightarrow{EQ}=λ\overrightarrow{EC}$,则(x-2,y,z)=(-2$λ,2λ,\sqrt{3λ}$),
∴$\left\{\begin{array}{l}{x-2=-2λ}\\{y=2λ}\\{z=\sqrt{3}λ}\end{array}\right.$,即Q(2-2λ,2λ,$\sqrt{3}λ$),P(1,1,0),
则$\overrightarrow{PQ}=(1-2λ,2λ-1,\sqrt{3}λ)$.
∵直线PQ与平面CDE所成的角的正弦值为$\frac{3\sqrt{6}}{14}$,
∴|cos<$\overrightarrow{PQ},\overrightarrow{n}$>|=|$\frac{\overrightarrow{PQ}•\overrightarrow{n}}{|\overrightarrow{PQ}||\overrightarrow{n}|}$|=$\frac{|\sqrt{3}(1-2λ)+2\sqrt{3}λ|}{\sqrt{2(1-2λ)^{2}+3{λ}^{2}}•\sqrt{7}}=\frac{3\sqrt{6}}{14}$.
解得:$λ=\frac{2}{9}$或$λ=\frac{2}{33}$.
∴$\frac{EQ}{EC}$=$\frac{2}{9}$或$\frac{EQ}{EC}$=$\frac{2}{33}$.
点评 本题考查线面平行的判定,考查空间想象能力和思维能力,训练了利用空间向量求线面角与面面角,是中档题.
| 曰期 | 8月1曰 | 8月7日 | 8月14日 | 8月18日 | 8月25日 |
| 平均气温(℃) | 33 | 30 | 32 | 30 | 25 |
| 用电量(万度) | 38 | 35 | 41 | 36 | 30 |
(1)请根据表中的数据,求出y关于x的线性回归方程.据气象預报9月3日的平均气温是 23℃,请预测9月3日的用电量;(结果保留整数)
(2)请从表中任选两天,记用电量(万度)超过35的天数为ξ,求ξ的概率分布列,并求其数学期望和方差.
| A. | 2 | B. | $\sqrt{3}$ | C. | $\sqrt{2}$ | D. | $\sqrt{6}$ |
| A. | $\frac{{π}^{3}}{81}$+$\frac{1}{2}$ | B. | $\frac{{π}^{3}}{81}$-$\frac{1}{2}$ | C. | $\frac{2π}{3}$-$\frac{1}{2}$ | D. | $\frac{2π}{3}$+$\frac{1}{2}$ |