直线和平面所成的角的求法(学生版) 下载本文

考点: 与二面角有关的立体几何综合题;直线与平面平行的判定;直线与平面所成的角;用空间向量求平面间的夹角. 专题: 计算题. 分析: (Ⅰ)取PC的中点O,连接OF、OE.可得FO∥DC,且FO=DC,又FO=AE.AF∥OE又OE?平面PEC,AF?平面PEC,可得线面平行. (Ⅱ)PA⊥平面ABCD可得∠PCA是直线PC与平面ABCD所成的角.在Rt△PAC中,.从而可求PC与平面ABCD所成角的大小; (Ⅲ)作AM⊥CE,交CE的延长线于M.连接PM,得PM⊥CE,所以∠PMA是二面角P﹣EC﹣D的平面角 . 从而可求二面角P一EC一D的大小. 解答: 解:(Ⅰ)取PC的中点O,连接OF、 OE.∴FO∥DC,且FO=DC ∴FO∥AE …(2分) 又E是AB的中点.且AB=DC.∴FO=AE. ∴四边形AEOF是平行四边形.∴AF∥OE 又OE?平面PEC,AF?平面PEC ∴AF∥平面PEC (Ⅱ)连接AC ∵PA⊥平面ABCD, ∴∠PCA是直线PC与平面ABCD所成的角…(6分) 在Rt△PAC中,即直线PC与平面ABCD所成的角大小为 (Ⅲ)作AM⊥CE,交CE的延长线于M.连接PM,由三垂线定理.得PM⊥CE ∴∠PMA是二面角P﹣EC﹣D的平面角. …(11分) 由△AME∽△CBE,可得,∴ ∴二面角P一EC一D的大小为 点评: 本题以四棱锥为载体,考查线面平行,考查线面角,考查面面角,解决问题的关键是将空间角找出并且把空间问题转化为平面问题,步骤是一作角二证角三求角四结论.

24.如图,在直三棱柱ABC﹣A1B1C1中,AC=BC=CC1=2,AC⊥BC,点D是AB的中点. (Ⅰ)求证:AC1∥平面CDB1; (Ⅱ)求点B到平面CDB1的距离;

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(Ⅲ)求二面角B﹣B1C﹣D的大小.

考点: 用空间向量求直线与平面的夹角;直线与平面平行的判定;用空间向量求平面间的夹角. 专题: 计算题;证明题;转化思想. 分析: 以C为原点,直线CA,CB,CC1分别为x轴,y轴,z轴,建立空间直角坐标系 (Ⅰ)求出,推出DE∥AC1.从而证明AC1∥平面CDB1; ,求(Ⅱ)点B到平面CDB1的距离为h.通过点B到平面CDB1的距离; (Ⅲ)在平面ABC内作DF⊥BC于点F,过点F作FG⊥B1C于点G,连接DG,说明∠DGF是二面角B﹣B1C﹣D的平面角,求出与公式﹣D的大小. 解答: 解:∵在直三棱柱ABC﹣A1B1C1中,AC=BC=CC1=2,AC⊥BC, ∴AC、BC、CC1两两垂直. 如图,以C为原点,直线CA,CB,CC1分别为x轴,y轴,z轴,建立空间直角坐标系, 则C(0,0,0),A(2,0,0),B(0,2,0),C1(0,0,2),D(1,1,0). (Ⅰ)证明: 设BC1与B1C的交点为E,则E(0,1,1). ∵,∴,∴DE∥AC1…(3分) 相关向量,计算,求二面角B﹣B1C∵DE?平面CDB1,AC1?平面CDB1,∴AC1∥平面CDB1(4分) (Ⅱ)设点B到平面CDB1的距离为h. 在三棱锥B1﹣BCD中, ∵∴易求得,且B1B⊥平面BCD, (6分) , ∴. 即点B到平面CDB1的距离是..(9分) (Ⅲ)在平面ABC内作DF⊥BC于点F,过点F作FG⊥B1C于点G,连接DG. 易证明DF⊥平面BCC1B1,从而GF是DG在平面BCC1B1内的射影, 根据三垂线定理得B1C⊥GD. 26

∴∠DGF是二面角B﹣B1C﹣D的平面角(12分) 易知∵, , ∴=. ∴二面角B﹣B1C﹣D的大小是.(14分) 点评: 本题考查用空间向量求直线与平面的夹角,直线与平面平行的判定,用空间向量求平面间的夹角,考查空间想象能力,逻辑思维能力,是中档题.

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