数学答案
一、选择题:(本大题共12小题,每小题5分,共60分.) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 A C A B D B C B B B B 二、填空题:(本大题共4小题,每小题5分,共计20分) 13.6 14.三、解答题:
17. (本小题满分10分)
因为AB平面BCD,CD平面BCD,所以ABCD; 又BCCD,且ABBC=B,所以CD平面ABC.又CD平面ACD,所以平面ABC平面ACD. (10分)
2
15. 2
12 D 101 16.
65
18. (本小题满分12分)
(1)直三棱柱ABC-A1B1C1,底面三边长AC=3,BC=4,AB=5,
AC2BC2AB2 ∴ AC⊥BC,C1C 平面 ABC,∴C1C AC, C1CBCC, ∴AC平面BCC1,∴ AC⊥BC1;(6分)
(2)设CB1与C1B的交点为E,连结DE,∵ D是AB的中点,E是BC1的中点,∴ DE//AC1,∵ DE平面CDB1,AC1平面CDB1,∴ AC1//平面CDB1;(12分)
1
19. (本小题满分12分)
(Ⅰ)在图1中,由题意,得AC=BC=2,∴AC2+BC2=AB2, ∴AC⊥BC
∵平面ADC⊥平面ABC,平面ADC∩平面ABC=AC, BC⊂面ABC,∴BC⊥平面ACD (6分)
(Ⅱ)由(Ⅰ)知,BC为三棱锥B-ACD的高,且BC=2, S△ACD=11×1×1= 222111Sh=××2=, 63322. (12分) 6所以三棱锥B-ACD的体积为:VB−ACD=由等积性知几何体D-ABC的体积为: D A
B C D
C
A B 图1
图20. (本小题满分12分)
解:(I)因为N是PB的中点,PA=AB,所以AN⊥PB.
因为AD⊥平面PAB,所以AD⊥PB,从而PB⊥平面ADMN. 因为DM⊂平面ADMN,所以PB⊥DM.(6分)
(II)取AD的中点G,连接BG、NG,则BG∥CD,
所以BG与平面ADMN所成的角和CD与平面ADMN所成的角相等. 因为PB⊥平面ADMN,
所以∠BGN是BG与平面ADMN所成的角. 在Rt△BGN中,
.
故CD与平面ADMN所成的角的正弦值是
10.(12分) 5 2
21(本小题满分12分) 解:(Ⅰ)证明:设BD与AC 的交点为O,连结EO,∵ABCD是矩形, ∴O为BD的中点∵E为PD的中点,∴EO∥PB. EO⊂平面AEC,PB⊄平面AEC∴PB∥平面AEC;(6分) (Ⅱ)∵AP=1,AD=∴V=
,三棱锥P﹣ABD的体积V==
,
,∴AB=,作AH⊥PB交PB于H,
由题意可知BC⊥平面PAB,∴BC⊥AH,故AH⊥平面PBC. 又
,A到平面PBC的距离
.(12分)
22. (本小题满分12分)
(1)证明:因为PD平面ABCD,AD平面ABCD,所以PDAD. 因为在正方形ABCD中CDAD,又CDPDD, 所以AD平面PCD.
因为CF平面PCD,所以ADCF.
因为AFCF,AFADA,所以CF平面ADF. (6分) (2)方法一:以D为坐标原点,DP、DC、DA分别为x、y、z轴建立空间直角坐标系
设正方形ABCD的边长为1,
则D(0,0,0),A(0,0,1),C(0,1,0),P(3,0,0),E(333,0,0),F(,,0). 444 3
由(1)得CP(3,1,0)是平面BCDE的一个法向量.
z 设平面AEF的法向量为n(x,y,z), A 33,0,1), EF(0,,0),EA(443nEFy04所以.
nEA3xz0P 4x 令x4,则y0,z3,
B E D F C y
所以n(4,0,3)是平面AEF的一个法向量. 设二面角DAFE的平面角为,且(0,所以cos2)
CPnCPn43257,
19219257. (12分) 19方法二:过点D作DGAE于G,过点D作DHAF于H,连接GH. 因为CDAD,CDED,EDADD,所以CD平面ADE.
A 因为FE∥CD,所以FE平面ADE.
因为DG平面ADE,所以FEDG. 因为AEFEE,所以DG平面AEF.
所以二面角DAFE的平面角的余弦值为根据三垂线定理,有GHAF,
所以DHG为二面角DAFE的平面角. 设正方形ABCD的边长为1, 在Rt△ADF中,AD1,DF所以DHG E P
B
H D F
C
3, 22111.在Rt△ADE中,因为FCCDPC,所以7241357DEPDDG,所以.所以
44196133GH257GHDH2DG2,所以cosDHG,
133DH19257所以二面角DAFE的平面角的余弦值为. (12分)
19
4
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