2022年高考数学一轮总复习第七章立体几何7.7.1空间角课时跟踪检测理.doc

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1、 空间角课 时 跟 踪 检 测1(2017年天津卷)如图,在三棱锥PABC中,PA底面ABC,BAC90.点D,E,N分别为棱PA,PC,BC的中点,M是线段AD的中点,PAAC4,AB2.(1)求证:MN平面BDE;(2)求二面角CEMN的正弦值;(3)已知点H在棱PA上,且直线NH与直线BE所成角的余弦值为,求线段AH的长解:如图,以A为原点,分别以,方向为x轴、y轴、z轴正方向建立空间直角坐标系依题意可得A(0,0,0),B(2,0,0),C(0,4,0),P(0,0,4),D(0,0,2),E(0,2,2),M(0,0,1),N(1,2,0)(1)证明:(0,2,0),(2,0,2)设

2、n(x,y,z)为平面BDE的法向量,则即不妨设z1,可得n(1,0,1)又(1,2,1),可得n0.因为MN平面BDE,所以MN平面BDE.(2)易知n1(1,0,0)为平面CEM的一个法向量设n2(x1,y1,z1)为平面EMN的法向量,则因为(0,2,1),(1,2,1),所以不妨设y11,可得n2(4,1,2)因此有cosn1,n2,于是sinn1,n2.所以二面角CEMN的正弦值为.(3)依题意,设AHh(0h4),则H(0,0,h),进而可得(1,2,h),(2,2,2)由已知得|cos,|,整理得10h221h80,解得h或h.所以线段AH的长为或.2.如图,四棱锥PABCD中,

3、PA底面ABCD,ADBC,ABADAC3,PABC4,M为线段AD上一点,AM2MD,N为PC的中点(1)证明:MN平面PAB;(2)求直线AN与平面PMN所成角的正弦值解:(1)证明:由已知得AMAD2.如图,取BP的中点T,连接AT,TN,由N为PC中点知TNBC,TNBC2.又ADBC,故TN綊AM,四边形AMNT为平行四边形,于是MNAT.因为AT平面PAB,MN平面PAB,所以MN平面PAB.(2)如图,取BC的中点E,连接AE.由ABAC得AEBC,从而AEAD,且AE .以A为坐标原点,分别以,的方向为x轴,y轴,z轴正方向,建立如图所示的空间直角坐标系Axyz.由题意知,P(

4、0,0,4),M(0,2,0),C(,2,0),N,则(0,2,4),.设n(x,y,z)为平面PMN的法向量,则即取z1可得n(0,2,1)于是|cosn,|.所以直线AN与平面PMN所成角的正弦值为.3(2018届沈阳市教学质量监测)如图,在长方体AC1中,ADAB2,AA11,E为D1C1的中点(1)在所给图中画出平面ABD1与平面B1EC的交线(不必说明理由);(2)证明:BD1平面B1EC;(3)求平面ABD1与平面B1EC所成锐二面角的余弦值解:(1)连接BC1交B1C于M,连接ME,则直线ME即为平面ABD1与平面B1EC的交线,如图所示(2)证明:在长方体AC1中,DA,DC,

5、DD1两两垂直,于是以D为坐标原点,DA,DC,DD1所在直线分别为x轴,y轴,z轴,建立空间直角坐标系,因为ADAB2,AA11,所以D(0,0,0),A(2,0,0),D1(0,0,1),B(2,2,0),B1(2,2,1),C(0,2,0),E(0,1,1)所以(2,2,1),(2,0,1),(0,1,1),设平面B1EC的法向量为m(x,y,z),所以m,m,从而有,即不妨令x1,得到平面B1EC的一个法向量为m(1,2,2),而m2420,所以m,又因为BD1平面B1EC,所以BD1平面B1EC.(3)由(2)知(0,2,0),(2,2,1),设平面ABD1的法向量为n(x1,y1,

6、z1),所以n,n,从而有即不妨令x11,得到平面ABD1的一个法向量为n(1,0,2),因为cosm,n,所以平面ABD1与平面B1EC所成锐二面角的余弦值为 .4如图1,已知正三角形ABC,以AB,AC为边在同一平面内向外作正三角形ABE与ACD,F为CD中点,分别沿AB,AF将平面ABE,平面ADF折成直二面角,连接EC,CD,如图2所示(1)求证:CD平面ABE;(2)求二面角EACB的余弦值解:(1)证明:取AB的中点G,连接EG,则EGAB,由题意知二面角CABE为直二面角,EG平面ABCF.F为CD的中点,ACAD,AFFC,AFFD.又二面角CAFD为直二面角,DF平面ABCF

7、,DFEG.由题意知BACACF60,CFAB,又DFCFF,EGABG,平面CDF平面ABE,又CD平面DCF,CD平面ABE.(2)连接GC,由于ACBC,所以GCAB于点G,以G为坐标原点,GB,GC,GE所在直线分别为x轴,y轴,z轴,建立如图所示的空间直角坐标系,设ABC的边长为2,GEGC,则G(0,0,0),C(0,0),A(1,0,0),E(0,0,),B(1,0,0),(1,0,),(1,0),(2,0,0),设平面AEC的一个法向量为m(x,y,z),则即取x,得y1,z1,m(,1,1)同理可知平面ABC的一个法向量为n(0,0,1),那么cosm,n,又二面角EACB为锐角,二面角EACB的余弦值为.5

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