19.(天津市武清区2009-2010学年高三下学期第一次模拟理)(本小题满分12分)

   如图在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是菱形,∠BAD=600,AB=2,PA=1,PA⊥平面ABCD,E是PC的中点,F是AB的中点。

    (1)求证:BE∥平面PDF;

(2)求证:平面PDF⊥平面PAB;

(3)求平面PAB与平面PCD所成的锐角。

  证明:(1)取PD中点为M,连ME,MF  ∵ E是PC的中点  ∴ ME是△PCD的中位线

   ∴ MECD  ∵ F是AB中点且由于ABCD是菱形,ABCD

∴ MEFB  ∴ 四边形MEBF是平行四边形  …………2分

   ∴ BE∥MF  …………………3分

   ∵ BE平面PDF ,MF平面PDF  ∴ BE∥平面PDF  ………4分

  (2)∵ PA⊥平面ABCD  DF平面ABCD  ∴ DF⊥PA  ……………5分

   ∵ 底面ABCD是菱形,∠BAD=600  ∴ △DAB为正△

   ∵ F是AB中点  ∴ DF⊥AB  ……………6分

   ∵ PA、AB是平面PAB内的两条相交直线  ∴ DF⊥平面PAB  ………7分

   ∵ DF平面PDF  ∴ 平面PDF⊥平面PAB  ………………8分

  (3)(解法一)以A为原点,垂直于AD、AP的方向为x轴,AD、AP的方向分别为y轴、z轴建立空间直角坐标系,易知P(0,0,1)、C(,3,0)、D(0,2,0)、

F(,,0)…………………9分

   由(2)知DF⊥平面PAB,

∴ =(,-,0)是平面PAB的一个法向量  …………10分

   设平面PCD的一个法向量为(x,y,z)

   由·=(x,y,z)·(,1,0)=0得x+y=0

   由·=(x,y,z)·(0,2,-1)=0得2y-z=0

   在以上二式中令y=,则得x=-1,z=2

   ∴ =(-1,,2)  …………………11分

     设平面PAB与平面PCD所成的锐角为θ

   ∴ cosθ=|cos<,>|=

   ∴θ=600  ∴ 平面PAB与平面PCD所成的锐角为600  …………12分

(3)(解法二)设平面PAB与平面PCD的交线为,

  ∵ CD∥AB,AB平面PAB,CD平面PAB ∴ CD∥平面PAB

  ∵ CD平面PCD  ∴ CD∥  ∴ AB∥  ……………9分

     作FM⊥交于M,连MD,易知FM=AP=1 ,DF= …………10分

    由(2)知DF⊥AB  ∴ ⊥DF

    ∵ FM、DF是平面MDF内的两条相交直线,∴ ⊥平面MDF  

    ∴ ∠FMD就是平面PAB与平面PCD所成的锐二面角的平面角  …………11分

    在直角△FMD中,tan∠FMD=  

    ∴ ∠FMD=600

    ∴ 平面PAB与平面PCD所成的锐角为600  …………………12分

19.(本小题满分12分)解法一  向量法

由已知,AD、DE、DG两两垂直,建立如图的坐标系,

则A(0,0,2),B(2,0,2),C(0,1,2),

    E(2,0,0),G(0,2,0),F(2,1,0)

    (Ⅰ)

   

    ∴,所以BF∥CG.

    又BF平面ACGD

    故 BF//平面ACGD……………………4分

    (Ⅱ),

    设平面BCGF的法向量为,

    则,

    令,则,

    而平面ADGC的法向量

    ∴=

    故二面角D-CG-F的余弦值为.……………………8分

    (Ⅲ)设DG的中点为M,连接AM、FM,

    则=

    ===.……………12分

解法二设DG的中点为M,连接AM、FM,

则由已知条件易证四边形DEFM是平行四边形,

所以MF//DE,且MF=DE

    又∵AB//DE,且AB=DE  ∴MF//AB,且MF=AB

    ∴四边形ABMF是平行四边形,即BF//AM,

    又BF平面ACGD

    故 BF//平面ACGD……………4分

    (利用面面平行的性质定理证明,可参照给分)

  (Ⅱ)由已知AD⊥面DEFG∴DE⊥AD ,DE⊥DG

    即DE⊥面ADGC ,

    ∵MF//DE,且MF=DE ,  ∴MF⊥面ADGC

    在平面ADGC中,过M作MN⊥GC,垂足为N,连接NF,则

    显然∠MNF是所求二面角的平面角.

∵在四边形ADGC中,AD⊥AC,AD⊥DG,AC=DM=MG=1

    ∴, ∴MN=

    在直角三角形MNF中,MF=2,MN

    ∴===,=

    故二面角D-CG-F的余弦值为 ……………………8分

  (Ⅲ)==

    ==.……………12分

 0  55721  55729  55735  55739  55745  55747  55751  55757  55759  55765  55771  55775  55777  55781  55787  55789  55795  55799  55801  55805  55807  55811  55813  55815  55816  55817  55819  55820  55821  55823  55825  55829  55831  55835  55837  55841  55847  55849  55855  55859  55861  55865  55871  55877  55879  55885  55889  55891  55897  55901  55907  55915  447348 

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网