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(福建專用)2013年高考數(shù)學(xué)總復(fù)習(xí) 第八章第8課時(shí) 立體幾何中的向量方法隨堂檢測(cè)(含解析)
1.(2012·福州質(zhì)檢)如圖,在直角梯形ABCD中,∠ADC=90°,CD∥AB,AB=4,AD=CD=2,將△ADC沿AC折起,使平面ADC⊥平面ABC,得到幾何體D-ABC,如圖所示.
(1)求證:BC⊥平面ACD;
(2)求BC與平面ABD所成角θ的正弦值.
解:(1)證明:由已知有AC=BC=2,
從而AC2+BC2=AB2,
故AC⊥BC.
取AC中點(diǎn)O,連結(jié)DO,則DO⊥AC,
又平面ADC⊥平面ABC,平面ADC∩平面ABC=AC,DO?平面ACD,從而DO
2、⊥平面ABC,
∴DO⊥BC.又AC⊥BC,AC∩DO=O,
∴BC⊥平面ACD.
(2)建立空間直角坐標(biāo)系O-xyz,如圖所示,則A(,0,0),
B(-,2,0),C(-,0,0),D(0,0,),=(-2,2,0),=(-,0,),=(0,-2,0).
設(shè)平面ABD的法向量為n=(x,y,z).
則由得
令x=1,則n=(1,1,1),
∴sinθ===.
2.如圖,三棱柱ABC-A1B1C1中,AA1⊥面ABC,BC⊥AC,BC=AC=2,D為AC的中點(diǎn).
(1)求證:AB1∥面BDC1;
(2)若AA1=3,求二面角C1-BD-C的余弦值;
(3)若在線段
3、AB1上存在點(diǎn)P,使得CP⊥面BDC1,試求AA1的長(zhǎng)及點(diǎn)P的位置.
解:(1)證明:連結(jié)B1C,交BC1于點(diǎn)O,連結(jié)OD,
則O為B1C的中點(diǎn),
∵D為AC的中點(diǎn),∴OD∥AB1,
又AB1?平面BDC1,OD?平面BDC1,
∴AB1∥平面BDC1.
(2)∵AA1⊥平面ABC,BC⊥AC,AA1∥CC1,
∴CC1⊥平面ABC,則BC⊥平面AA1C1C,CC1⊥AC.
如圖建立空間直角坐標(biāo)系,
則C1(3,0,0),B(0,0,2),D(0,1,0),C(0,0,0).
∴=(-3,1,0),=(-3,0,2).
設(shè)平面C1DB的法向量為n=(x,y,z),
則即
令x=2,則n=(2,6,3).
又平面BDC的法向量為=(3,0,0),
∴二面角C1-BD-C的余弦值為
cos〈,n〉===.
(3)設(shè)AA1=a,=λ,
則=(λa,-2λ,2λ),∴=+=(λa,2-2λ,2λ).
又=(-a,1,0),=(0,1,-2),CP⊥平面BDC1,
∴
解得a=2(-2舍去),λ=.
所以AA1=2,點(diǎn)P在線段AB1上且AP=AB1.