高中數(shù)學(xué)《必修第二冊》課后習(xí)題8.6.1　直線與直線垂直

第八章立體幾何初步8.6空間直線、平面的垂直8.6.1直線與直線垂直課后篇鞏固提升必備知識基礎(chǔ)練1.如圖,在三棱錐D-ABC中,AC=BD,且AC⊥BD,E,F分別是棱DC,AB的中點(diǎn),則EF和AC所成的角等于()A.30° B.45° C.60° D.90°答案B解析如圖所示,取BC的中點(diǎn)G,連接FG,EG.∵E,F分別為CD,AB的中點(diǎn),∴FG∥AC,EG∥BD,且FG=12AC,EG=12∵AC=BD,∴FG=EG,∴∠EFG(或其補(bǔ)角)為EF與AC所成的角.∵AC⊥BD,∴FG⊥EG,∴∠FGE=90°,∴△EFG為等腰直角三角形.∴∠EFG=45°,即EF與AC所成的角為45°.2.在正方體ABCD-A1B1C1D1中,E為棱CC1的中點(diǎn),則異面直線AE與CD所成角的正切值為()A.22 B.32 C.52 答案C解析在正方體ABCD-A1B1C1D1中,CD∥AB,所以異面直線AE與CD所成角為∠EAB(或其補(bǔ)角),設(shè)正方體邊長為2a,則由E為棱CC1的中點(diǎn),可得CE=a,所以BE=5a,AE2=AC2+CE2=9a2,則有AE2=AB2+BE2.則tan∠EAB=BEAB=5a3.(多選題)(2021重慶巴川中學(xué)高一期末)如圖,三棱柱ABC-A1B1C1中,底面三角形A1B1C1是正三角形,E是BC的中點(diǎn),則下列敘述錯誤的是()A.CC1與B1E是異面直線B.C1C與AE共面C.AE與B1C1是異面直線D.AE與B1C1所成的角為60°答案ABD解析由于CC1與B1E都在平面C1B1BC內(nèi),故C1C與B1E共面,A錯誤;由于C1C在平面C1B1BC內(nèi),而AE與平面C1B1BC相交于E點(diǎn),點(diǎn)E不在C1C上,故C1C與AE是異面直線,B錯誤;同理AE與B1C1是異面直線,C正確;AE與B1C1所成的角就是AE與BC所成的角,而E為BC中點(diǎn),△ABC為正三角形,所以AE⊥BC,即AE與B1C1所成的角為90°,D錯誤.故選ABD.4.如圖,已知在長方體ABCD-A1B1C1D1中,A1A=AB,E,F分別是BD1和AD的中點(diǎn),則異面直線CD1,EF所成的角的大小為.

答案90°解析取CD1的中點(diǎn)G,連接EG,DG.∵E是BD1的中點(diǎn),∴EG∥BC,EG=12BC∵F是AD的中點(diǎn),且AD∥BC,AD=BC,∴DF∥BC,DF=12BC∴EG∥DF,EG=DF,∴四邊形EFDG是平行四邊形,∴EF∥DG,∴∠DGD1(或其補(bǔ)角)是異面直線CD1與EF所成的角.又A1A=AB,∴四邊形ABB1A1,四邊形CDD1C1都是正方形,且G為CD1的中點(diǎn),∴DG⊥CD1,∴∠D1GD=90°,∴異面直線CD1,EF所成的角為90°.5.如圖所示,在空間四邊形ABCD中,AB=CD,且AB與CD所成的角為30°,E,F分別為BC,AD的中點(diǎn),則EF與AB所成角的大小為.

答案15°或75°解析取AC的中點(diǎn)G,連接EG,FG,則EG∥AB,且EG=12,FG∥CD,且FG=12CD,由AB=CD知EG=FG易知∠GEF(或其補(bǔ)角)為EF與AB所成的角,∠EGF(或其補(bǔ)角)為AB與CD所成的角.∵AB與CD所成的角為30°,∴∠EGF=30°或150°.由EG=FG知△EFG為等腰三角形,當(dāng)∠EGF=30°時,∠GEF=75°;當(dāng)∠EGF=150°時,∠GEF=15°.故EF與AB所成的角為15°或75°.6.如圖所示,AB是圓O的直徑,點(diǎn)C是弧AB的中點(diǎn),D,E分別是VB,VC的中點(diǎn),求異面直線DE與AB所成的角.解因?yàn)镈,E分別是VB,VC的中點(diǎn),所以BC∥DE,因此∠ABC是異面直線DE與AB所成的角.又因?yàn)锳B是圓O的直徑,點(diǎn)C是弧AB的中點(diǎn),所以△ABC是以∠ACB為直角的等腰直角三角形,于是∠ABC=45°,故異面直線DE與AB所成的角為45°.關(guān)鍵能力提升練7.如圖所示,在空間四邊形ABCD中,AD=BC=2,E,F分別是AB,CD的中點(diǎn),EF=2.求證:AD⊥BC.證明如圖所示,取BD的中點(diǎn)H,連接EH,FH.因?yàn)镋是AB的中點(diǎn),且AD=2,所以EH∥AD,EH=1.同理FH∥BC,FH=1.所以∠EHF(或其補(bǔ)角)是異面直線AD,BC所成的角.因?yàn)镋F=2,所以EH2+FH2=EF2,所以△EFH是等腰直角三角形,EF是斜邊,所以∠EHF=90°,即AD與BC所成的角是90°,所以AD⊥BC.8.如圖,空間四邊形ABCD的對棱AD,BC成60°的角,且AD=BC=a,平行于AD與BC的截面分別交AB,AC,CD,BD于點(diǎn)E,F,G,H.E在AB的何處時截面EFGH的面積最大?最大面積是多少?解∵AD與BC成60°角,∴∠HGF=60°或120°.設(shè)AE∶AB=x,則EFBC=AEAB=x∴EF=ax.由EHAD=BEAB=1-x,得EH=a∴S四邊形EFGH=EF×EH×sin60°=ax×a(1-x)×32=32a2(-x2+x)=3當(dāng)x=12時,S最大值=38a2,即當(dāng)E為AB的中點(diǎn)時,截面的面積最大,最大面積為38學(xué)科素養(yǎng)創(chuàng)新練9.如圖,點(diǎn)S在平面ABC外,SB⊥AC,SB=AC=2,E,F分別是SC和AB的中點(diǎn),