- 直线与平面垂直的判定及其性质
- 共458题
如图所示,P为△ABC所在平面外一点,PA⊥平面ABC,∠ABC=90°,AE⊥PB于E,AF⊥PC于F.求证:(1)BC⊥平面PAB;
(2)AE⊥平面PBC;
(3)PC⊥EF.
正确答案
证明:(1)∵PA⊥平面ABC,BC⊂平面ABC,
∴PA⊥BC.
∵AB⊥BC,AB∩PA=A,
∴BC⊥平面PAB.
(2)∵BC⊥平面PAB,AE⊂平面PAB,∴BC⊥AE.∵PB⊥AE,BC∩PB=B,∴AE⊥平面PBC.
(3)∵AE⊥平面PBC,PC⊂平面PBC,∴AE⊥PC,∵AF⊥PC,AE∩AF=A,∴PC⊥平面AEF.
而EF⊂面AEF,∴PC⊥EF.
解析
证明:(1)∵PA⊥平面ABC,BC⊂平面ABC,
∴PA⊥BC.
∵AB⊥BC,AB∩PA=A,
∴BC⊥平面PAB.
(2)∵BC⊥平面PAB,AE⊂平面PAB,∴BC⊥AE.∵PB⊥AE,BC∩PB=B,∴AE⊥平面PBC.
(3)∵AE⊥平面PBC,PC⊂平面PBC,∴AE⊥PC,∵AF⊥PC,AE∩AF=A,∴PC⊥平面AEF.
而EF⊂面AEF,∴PC⊥EF.
如图所示,在长方体ABCD-A1B1C1D1中,AB=1,BC=2,CC1=5,M为棱CC1上一点.
(1)若,求异面直线A1M和C1D1所成角的正切值;
(2)是否存在这样的点M使得BM⊥平面A1B1M?若存在,求出C1M的长;若不存在,请说明理由.
正确答案
解:(1)过点M作MN∥C1D,交D1D于N,连接A1N,
则∠A1MN或其补角就是异面直线A1M和C1D1所成角
在Rt△A1NM中,AB=1,A1N==
∴tan∠A1MN==
由此可得,当时,异面直线A1M和C1D1所成角的正切值为
;
(2)∵A1B1⊥平面BB1C1C,BM⊆平面BB1C1C,
∴A1B1⊥BM,
因此可得:只要B1M⊥BM,就有BM⊥平面A1B1M.
假设存在M点,使得BM⊥平面A1B1M,设C1M=x
则矩形BB1C1C中,B1M⊥BM,所以∠MB1C1=∠MBB1
∴Rt△B1MB∽Rt△MB1C1,所以=
∴B1M2=B1B•C1M,可得4+x2=5x,解之得x=1或4
∴当C1M的长为1或4时,存在点M使得BM⊥平面A1B1M.
解析
解:(1)过点M作MN∥C1D,交D1D于N,连接A1N,
则∠A1MN或其补角就是异面直线A1M和C1D1所成角
在Rt△A1NM中,AB=1,A1N==
∴tan∠A1MN==
由此可得,当时,异面直线A1M和C1D1所成角的正切值为
;
(2)∵A1B1⊥平面BB1C1C,BM⊆平面BB1C1C,
∴A1B1⊥BM,
因此可得:只要B1M⊥BM,就有BM⊥平面A1B1M.
假设存在M点,使得BM⊥平面A1B1M,设C1M=x
则矩形BB1C1C中,B1M⊥BM,所以∠MB1C1=∠MBB1
∴Rt△B1MB∽Rt△MB1C1,所以=
∴B1M2=B1B•C1M,可得4+x2=5x,解之得x=1或4
∴当C1M的长为1或4时,存在点M使得BM⊥平面A1B1M.
已知△ABC中,C是以AB为直径圆上一点,SA⊥平面ABC,AD⊥SC.
(Ⅰ)求证:AD⊥平面SBC;
(Ⅱ)已知,求三棱锥S-ABC外接球体积V球.
正确答案
(Ⅰ)证明:∵C是以为AB直径圆上一点,∴∠ACB=90°,∴BC⊥AC.
又SA⊥平面ABC,BC在平面ABC内,∴SA⊥BC.
又SA∩AC=A,∴BC⊥平面SAC,
又AD在平面SAC上,∴BC⊥AD.
又SC⊥AD,SC∩BC=C,∴AD⊥平面SBC.
(Ⅱ)解:由(Ⅰ)知△ABC、△SAB均为Rt△,且∠SAB=∠ACB=90°.
取SB中点M,连接AM、CM,则.
所以SB为三棱锥S-ABC外接球直径;
又
所以AB2=AC2+BC2=27,SB2=SA2+AB2=36.
三棱锥S-ABC外接球半径为.
故三棱锥S-ABC外接球体积.
解析
(Ⅰ)证明:∵C是以为AB直径圆上一点,∴∠ACB=90°,∴BC⊥AC.
又SA⊥平面ABC,BC在平面ABC内,∴SA⊥BC.
又SA∩AC=A,∴BC⊥平面SAC,
又AD在平面SAC上,∴BC⊥AD.
又SC⊥AD,SC∩BC=C,∴AD⊥平面SBC.
(Ⅱ)解:由(Ⅰ)知△ABC、△SAB均为Rt△,且∠SAB=∠ACB=90°.
取SB中点M,连接AM、CM,则.
所以SB为三棱锥S-ABC外接球直径;
又
所以AB2=AC2+BC2=27,SB2=SA2+AB2=36.
三棱锥S-ABC外接球半径为.
故三棱锥S-ABC外接球体积.
如图,底面为菱形的直四棱柱ABCD-A1B1C1D1中,E、F分别为A1B1、B1C1的
中点,G为DF的中点.
(1)求证:EF⊥平面B1BDD1;
(2)过A1、E、G三点平面交DD1于H,求证:EG∥MA1.
正确答案
(1)因为E、F分别为A1B1、B1C1的中点,所以EF∥A1C1,
因为底面A1B1C1D1为菱形,所以A1C1⊥B1D1,所以EF⊥B1D1.
因为直四棱柱ABCD-A1B1C1D1,所以DD1⊥平面A1B1C1D1,
又因为EF⊂平面A1B1C1D1,所以DD1⊥EF.
又B1D1∩DD1=D1,B1D1Ì平面B1BDD1,
DD1⊂平面B1BDD1,所以EF⊥平面B1BDD1.
(2)延长FE交D1A1的延长线于点H,连接DH,
因为E、F分别为A1B1、B1C1的中点,
所以△EFB1≌△EHA1,所以HE=EF,
在△FDH中,因为G、E分别为DF、HF的中点,
所以GE∥DH.
又GE∉平面AA1D1D,DH⊆平面AA1D1D,
故EG∥平面AA1D1D.因为过A1、E、G三点平面交DD1于M,
所以面A1MGE∩面AA1D1D=MA1,EG⊆面A1MGE,所以EG∥MA1.
解析
(1)因为E、F分别为A1B1、B1C1的中点,所以EF∥A1C1,
因为底面A1B1C1D1为菱形,所以A1C1⊥B1D1,所以EF⊥B1D1.
因为直四棱柱ABCD-A1B1C1D1,所以DD1⊥平面A1B1C1D1,
又因为EF⊂平面A1B1C1D1,所以DD1⊥EF.
又B1D1∩DD1=D1,B1D1Ì平面B1BDD1,
DD1⊂平面B1BDD1,所以EF⊥平面B1BDD1.
(2)延长FE交D1A1的延长线于点H,连接DH,
因为E、F分别为A1B1、B1C1的中点,
所以△EFB1≌△EHA1,所以HE=EF,
在△FDH中,因为G、E分别为DF、HF的中点,
所以GE∥DH.
又GE∉平面AA1D1D,DH⊆平面AA1D1D,
故EG∥平面AA1D1D.因为过A1、E、G三点平面交DD1于M,
所以面A1MGE∩面AA1D1D=MA1,EG⊆面A1MGE,所以EG∥MA1.
已知在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是矩形,且AD=2a,AB=a,PA⊥平米ABCD,F是线段BC的中点.H为PD中点.
(1)证明:FH∥面PAB;
(2)证明:PF⊥FD.
正确答案
证明:(1)取PA的中点G,连接GB,GH,则
∵底面ABCD是矩形,H为PD中点
∴GH∥BF,GH=BF
∴四边形BFHG是平行四边形
∴FH∥BG
∵FH⊄面PAB,BG⊂面PAB
∴FH∥面PAB;
(2)连接AF,则AF=,DF=
∵AD=2a,∴DF2+AF2=AD2,
∴DF⊥AF
∵PA⊥平面ABCD,
∴DF⊥PA,又PA∩AF=A,
∴DF⊥平面PAF,
∵PF⊂平面PAF,
∴DF⊥PF
解析
证明:(1)取PA的中点G,连接GB,GH,则
∵底面ABCD是矩形,H为PD中点
∴GH∥BF,GH=BF
∴四边形BFHG是平行四边形
∴FH∥BG
∵FH⊄面PAB,BG⊂面PAB
∴FH∥面PAB;
(2)连接AF,则AF=,DF=
∵AD=2a,∴DF2+AF2=AD2,
∴DF⊥AF
∵PA⊥平面ABCD,
∴DF⊥PA,又PA∩AF=A,
∴DF⊥平面PAF,
∵PF⊂平面PAF,
∴DF⊥PF
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