85空间向量及其应用空间角带详细答案.doc

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85空间向量及其应用空间角带详细答案

8.5空间向量及其应用、空间角 五年高考 A组 统一命题.课标卷题组 1. 直三棱柱中,,,分别是,的中点,,则与所成角的余弦值为( ?)。 A:? B:? C:? D:? 答案详解C正确率: 73%, 易错项: B解析:本题主要考查空间向量的应用。 建立如图所示的空间直角坐标系,设,则有,,,,,所以,,则,,所以。故本题正确答案为C。 易错项分析:空间中异面直线夹角的解法,用空间向量法解题相对简单,本题易错点是正确建立空间直角坐标系,求出两条直线的方向向量,最后正确应用向量的数量积公式求出异面直线夹角的余弦值。 2. (12分)如图,在四棱锥中,,且。 (1)证明:平面平面; (2)若,,求二面角的余弦值。 答案详解(1)因为,所以,,又因,所以,又因,所以平面,又因平面,所以平面平面。 (2)因为,且,所以四边形为平行四边形。取,分别为,中点,连接,,则。由(1)知平面,所以,,所以,,又因,,所以为等腰直角三角形,所以。如图,以为原点建立空间直角坐标系,不妨令,则,,,,,则,,,设平面的一个法向量为,则有,设平面的一个法向量为,则有,所以,显然二面角为钝二面角,所以其余弦值为。 解析:本题主要考查点、平面、直线的位置关系。 (1)根据,,先证平面,再证平面平面即可。(2)根据已知可证,,,然后建立空间直角坐标系,再设各点坐标,代入公式计算即可。注意所求二面角为钝二面角,所以其余弦值为。 3. (12分)如图,四棱锥中,侧面为等边三角形且垂直于底面,,,是的中点。 (1)证明:直线平面;(2)点在棱上,且直线与底面所成角为,求二面角的余弦值。 答案(1)证明:作点为的中点,连接,。 如图所示,因为是的中点, 所以是的中位线,即,且, 因为,, 所以,且,所以,且, 所以四边形为平行四边形,所以, 又因为平面,平面,所以直线平面。 (2)如图所示,取中点,连接,,由于为正三角形?,所以,因为侧面为等边三角形且垂直于底面,平面平面,所以平面,所以可以作以为原点,以为轴,以为轴,以为轴的空间直角坐标系。不妨设,则。又因为为直角三角形,,所以。作,垂足为,所以平面。设,则,。易知即为直线与底面所成角为,所以,解得。因此有,。所以,,,,则,,。设平面的法向量为,所以,即,可取,同样可取平面的法向量,所以。因为二面角是锐角,所以二面角的余弦值为。 解析本题主要考查空间几何体,直线、平面的位置关系和空间向量的应用。 (1)作点为的中点,连接,,利用题目条件证四边形为平行四边形即可得; (2)取中点,连接,,作,垂足为,先以为原点,以为轴,以为轴,以为轴建立空间直角坐标系,设,根据题目所给直线与底面所成角为先算出,的长度,再分别写出各点的空间坐标,算出平面一个法向量即可求解二面角的余弦值。 题目来源:2017年普通高等学校招生全国统一考试(新课标Ⅱ卷):理数 4. (本小题满分12分)如图,四棱锥中,底面,,,,为线段上一点,,为的中点。 (1)证明:平面;(2)求直线与平面所成角的正弦值。 答案详解(1)连接,作,连接并延长交于点, 因为底面,所以,所以,所以平面,因为为的中点,,所以为中点,所以,因为,所以,又因为,所以,所以,即,又因为,所以四边形是平行四边形,所以,又因为,,,所以平面平面,所以平面; (2)取中点,连接。因为,,所以,可得。以为坐标原点,,,所在直线为,,轴建立直角坐标系,如图所示。 则,,,,因为为的中点,则。,,。设平面的一个法向量为,则,即,不妨设,则,即,,则直线与平面所成角的正弦值为。??????......12分 解析:本题主要考查点、直线、平面的位置关系,空间直角坐标系。 (1)过点作底面垂线,再由已知条件中四棱锥的高与底面垂直,从而得到一组平行线,再利用过点所作垂线垂足作侧边平行线来构造另外一组平行线,使得存在两组相交直线相互平行,即可证得相交直线构成的平面平行,进而得出其中一面上的任一直线与另一平面平行,证毕。 (2)以体高在底面的垂足为原点建立空间直角坐标系,利用已知中已经给出的各边数量关系,表示出面的法向量和的坐标,从而求出直线方向向量与平面法向量夹角的余弦值,再通过法向量方向的判断得出直线与平面的夹角正弦值。 5. 本小题满分分)如图,长方体中,,,,点,分别在,上,。过点,的平面与此长方体的面相交,交线围成一个正方形。 (Ⅰ)在图中画出这个正方形(不必说明画法和理由); (Ⅱ)求直线与平面所成角的正弦值。 答案详解(1)如图,交线围成的正方形如图所示。 (2)如图,以,,分别为轴,轴,轴建立空间直角坐标系。作,垂足为,所以,,因为四边形为正方形,所以,则,所以。 则,,,。 所以,,。 设平面的法向量为,则,, 得,。取,得。 又,设直线与平面所成角为,则。 解析:本题主要考查空

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