向量法解二面角例题与练习题(2)

2018-12-17 13:02

C(0,1,0),B-,,0,P(0,0,2). (1)证明:易得→PC=(0,1,-2), →

AD=(2,0,0).

于是→PC·→AD=0,所以PC⊥AD.

(2)→PC=(0,1,-2),→CD=(2,-1,0). 设平面PCD的法向量n=(x,y,z), ??n·→PC=0,则?

→??n·CD=0,

1

212

?y-2z=0,即?

?2x-y=0.

不妨令z=1,

可得n=(1,2,1).

可取平面PAC的法向量m=(1,0,0).

m·n16

于是cos〈m,n〉===.

|m|·|n|66从而sin〈m,n〉=

30

. 6

30. 6

所以二面角APCD的正弦值为

2

3.如图,四棱锥P-ABCD中,PB⊥底面ABCD,CD⊥PD,底面ABCD为直角梯形,AD∥BC,AB⊥BC,AB=AD=PB=3.点E在棱PA上,且PE=2EA. (1)求证:PC∥平面EBD;

(2)求平面PCD与平面PAB所成的角的大小(用反三角函数表示).

课后作业: 4.

5.

6.(2010·安徽·理,18)如图,在多面体ABCDEF中,四边形ABCD是正方形,EF∥AB,EF⊥FB,AB=2EF,∠BFC=90°,BF=FC,H为BC的中点.(1)求证:FH∥平面EDB; (2)求证:AC⊥平面EDB; (3)求二面角B-DE-C的大小

7.

8. (2012·山东)在如图所示的几何体中,四边形ABCD是等腰梯形,AB∥CD,∠DAB=60°,

FC⊥平面ABCD,AE⊥BD,CB=CD=CF. (1)求证:BD⊥平面AED;

(2)求二面角F - BD- C的余弦值.

〖例〗如图,三棱锥P—ABC中,PC⊥平面ABC,PC=AC=2,AB=BC,D是PB上一点,且CD

⊥平面PAB.

(1)求证:AB⊥平面PCB;(2)求异面直线AP与BC所成角的大小; (3)求二面角C—PA—B的大小.

〖解〗解:(1)∵PC⊥平面ABC,AB?平面ABC,

∴PC⊥AB∵CD⊥平面PAB,AB?平面PAB,∴OC⊥AB 又PC?CD=C,∴AB平面PCB (2)由(1)AB⊥平面PCB,

∵PC=AC=2,又∵AB=BC,可求得BC=2. 以B为原点,建立如图所示的坐标系. 则A(0,2,0),B(0,0,0), C(2,0,0),P(2,0,2)。

AP?(2,?2,2),BC?(2,0,0).

则AP?BC?2?2?0?0?2.

cos?AP,BC??AP?BC|AP|?|BC|?1?.

22?222∴异面直线AP与BC所成的角为

?3.

(3)设平面PAB的法向量为m?(x,y,z)

???AB?m?0??2y?0,AB?(0,-2,0),AP?(2,?2,2),则?解得.即????2x?2y?2z?0.?AP?m?0?y?0,令z=-1,得m?(2,0,?1) ??x??2z设平面PAC的法向量为n?(x?,y?,z?)

??PC?n?0,??2z??0,PC?(0,0,?2),AC?(2,?2,0)则? 即?????AC?n?0.?2x?2y?0.解得??z??0,令x??1,得n.?(1,1,0) ???x?y

【防范措施】 正确判断法向量的方向,同指向二面角内或外则向量夹角与二面角互补,一个指向内另一个指向外则相等.

【示例】? (2011·辽宁)如图,四边形ABCD为正方形,PD⊥平面ABCD,PD1∥QA,QA=AB=2PD.

(1)证明:平面PQC⊥平面DCQ;


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