如圖，四棱柱ABCD-A₁B₁C₁D₁的底面ABCD是平行四邊形，且AB=1，BC=2，∠ABC=60°，E為BC的中點，AA₁⊥平面ABCD．
（Ⅰ）證明：平面A₁AE⊥平面A₁DE；
（Ⅱ）若DE=A₁E，試求異面直線AE與A₁D所成角的余弦值；
（Ⅲ）在（Ⅱ）的條件下，試求二面角C-A₁D-E的余弦值．

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一副三角板（如圖），其中△ABC中，AB=AC，∠BAC=90°，△DMN 中，∠MND=90°，∠D=60°，現(xiàn)將兩相等長的邊BC、MN重合，并翻折構(gòu)成四面體ABCD．CD=a
（1）當(dāng)平面ABC⊥平面BCD（圖（1））時，求直線AD與平面BCD所成角的正弦值
（2）當(dāng)將平面ABC翻折到使A到B、C、D三點的距離相等時（圖（2）），
①求證：A在平面BCD內(nèi)的射影是BD的中點；
②求二面角A-CD-B的余弦值．

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如圖，在長方體ABCD-A₁B₁C₁D₁中，AB=4，AD=2，A₁A=2，點F是棱BC的中點，點E在棱C₁D₁上，且D₁E=λEC₁（λ為實數(shù)）．
（1）求二面角D₁-AC-D的余弦值；
（2）當(dāng)λ=

1

3

時，求直線EF與平面D₁AC所成角的正弦值的大小；
（3）求證：直線EF與直線EA不可能垂直．

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如圖，三棱柱ABC-A₁B₁C₁中，BC=2，BC₁=

2

，CC₁=

2

，△ABC是以BC為底邊的等腰三角形，平面ABC⊥平面BCC₁B₁，E為棱AB的中點，F(xiàn)為CC₁上的動點．
（Ⅰ）在線段CC₁上是否存在一點F，使得EF∥平面A₁BC₁？若存在，確定其位置；若不存在，說明理由．
（Ⅱ）在線段CC₁上是否存在一點F，使得EF⊥BB₁？若存在，確定其位置；若不存在，說明理由．
（ III）當(dāng)F為CC₁的中點時，若AC≤CC₁，且EF與平面ACC₁A₁所成的角的正弦值為

2

3

，求二面角C-AA₁-B的余弦值．

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已知菱形ABCD與矩形BDEF所在平面互相垂直，且BD=2BF，若M為EF的中點，BD∩AC=O
（I）求證：BM∥平面AEC；
（II）求證：平面AEC⊥平面AFC；
（III）若AF與平面BDEF成60°角，求二面角A-EF-C的余弦值．

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數(shù)   學(xué)（理科）    2009.4

一、選擇題：本大題共有10小題，每小題5分，共50分．

題號

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

答案

C

D

A

B

B

A

C

C

B

B

二、填空題：本大題共有7小題，每小題4分，共28分．

11． －1   12． 110   13． 78   14．  15．  16． 7   17．

三．解答題：本大題共5小題，共72分．解答應(yīng)寫出文字說明、證明過程或演算步驟．

18．（Ⅰ）解：．……………………… 4分

由，解得 ．

所以函數(shù)的單調(diào)遞增區(qū)間為 ．…………… 7分

（Ⅱ）解：由，得．故．……………… 10分

于是有 ，或，

即或．因，故．……………… 14分

19．（Ⅰ）解：恰好摸到兩個“心”字球的取法共有4種情形：

開心心，心開心，心心開，心心樂．

則恰好摸到2個“心”字球的概率是

．………………………………………6分

（Ⅱ）解：，

則 ，，

．…………………………………………10分

故取球次數(shù)的分布列為

1

2

3

．…………………………………………………14分

20．（Ⅰ）解：因在底面上的射影恰為B點，則⊥底面．

所以就是與底面所成的角．

因，故 ，

即與底面所成的角是．……………………………………………3分

如圖，以A為原點建立空間直角坐標(biāo)系，則

，

，．

則，

故與棱BC所成的角是．…………………………………………………7分

（Ⅱ）解：設(shè)，則．于是

（舍去），

則P為棱的中點，其坐標(biāo)為．…………………………………………9分

設(shè)平面的法向量為，則

，故．…………………11分

而平面的法向量是，

則，

故二面角的平面角的余弦值是．………………………………14分

21．（Ⅰ）解：由題意知：，，，解得．

故橢圓的方程為．…………………………………………………5分

   （Ⅱ）解：設(shè)，

⑴若軸，可設(shè)，因，則．

由，得，即．

若軸，可設(shè)，同理可得．……………………7分

⑵當(dāng)直線的斜率存在且不為0時，設(shè)，

由，消去得：．

則．………………………………………9分

．

由，知．

故 ，即（記為①）．…………11分

由，可知直線的方程為．

聯(lián)立方程組，得 （記為②）．……………………13分

將②代入①，化簡得．

綜合⑴、⑵，可知點的軌跡方程為.………………………15分

22．（Ⅰ）證明：當(dāng)時，．令，則．

若，遞增；若，遞減，

則是的極（最）大值點．于是

，即．故當(dāng)時，有．………5分

（Ⅱ）解：對求導(dǎo)，得．

①若，，則在上單調(diào)遞減，故合題意．

②若，．

則必須，故當(dāng)時，在上單調(diào)遞增．

③若，的對稱軸，則必須，

故當(dāng)時，在上單調(diào)遞減．

綜合上述，的取值范圍是．………………………………10分

（Ⅲ）解：令．則問題等價于

        找一個使成立，故只需滿足函數(shù)的最小值即可．

        因，

而，

故當(dāng)時，，遞減；當(dāng)時，，遞增．

于是，．

與上述要求相矛盾，故不存在符合條件的．……………………15分