- 直线与平面垂直的判定及其性质
- 共458题
如图,在四棱锥P=ABCD中,E为AD上一点,面PAD⊥面ABCD,四边形BCDE为矩形∠PAD=60°,PB=2
,PA=ED=2AE=2.
(Ⅰ)已知=λ
(λ∈R),且PA∥面BEF,求λ的值;
(Ⅱ)求证:CB⊥平面PEB.
正确答案
(Ⅰ)解:连接AC交BE于点M,连接FM.
∵PA∥面BEF,
∴FM∥AP …(2分)
∵EM∥CD,∴=
∵FM∥AP,
∴=
∴λ= …(6分)
(Ⅱ)证明:∵AP=2,AE=1,∠PAD=60°,∴PE=,
∴PE⊥AD…(8分)
又面PAD⊥面ABCD,且面PAD∩面ABCD=AD,
∴PE⊥面ABCD,∴PE⊥CB,
又BE⊥CB,且PE∩BE=E,
∴CB⊥平面PEB. …(12分)
解析
(Ⅰ)解:连接AC交BE于点M,连接FM.
∵PA∥面BEF,
∴FM∥AP …(2分)
∵EM∥CD,∴=
∵FM∥AP,
∴=
∴λ= …(6分)
(Ⅱ)证明:∵AP=2,AE=1,∠PAD=60°,∴PE=,
∴PE⊥AD…(8分)
又面PAD⊥面ABCD,且面PAD∩面ABCD=AD,
∴PE⊥面ABCD,∴PE⊥CB,
又BE⊥CB,且PE∩BE=E,
∴CB⊥平面PEB. …(12分)
如图,在四棱锥P-ABCD中,PA⊥底面ABCD,∠DAB为直角,AB∥CD,AD=CD=2AB,E、F分别为PC、CD的中点.
(Ⅰ)试证:AB⊥平面BEF;
(Ⅱ)设PA=k•AB,且二面角E-BD-C的平面角大于45°,求k的取值范围.
正确答案
解:(Ⅰ)证:由已知DF∥AB且∠DAB为直角,
故ABFD是矩形,从而AB⊥BF.
又PA⊥底面ABCD,
所以平面PAD⊥平面ABCD,
因为AB⊥AD,故AB⊥平面PAD,
所以AB⊥PD,
在△PDC内,E、F分别是PC、CD的中点,EF∥PD,所以AB⊥EF.
由此得AB⊥平面BEF. (6分)
(Ⅱ)以A为原点,以AB、AD、AP为OX、OY、OZ正向建立空间直角坐标系,
设AB的长为1,则=(-1,2,0),
=(0,1
)
设平面CDB的法向量为,平面EDB的法向量为
,
则
∴,取y=1,可得
设二面角E-BD-C的大小为θ,
则cosθ=|cos<m1,m2>|═
化简得,则
.(12分)
解析
解:(Ⅰ)证:由已知DF∥AB且∠DAB为直角,
故ABFD是矩形,从而AB⊥BF.
又PA⊥底面ABCD,
所以平面PAD⊥平面ABCD,
因为AB⊥AD,故AB⊥平面PAD,
所以AB⊥PD,
在△PDC内,E、F分别是PC、CD的中点,EF∥PD,所以AB⊥EF.
由此得AB⊥平面BEF. (6分)
(Ⅱ)以A为原点,以AB、AD、AP为OX、OY、OZ正向建立空间直角坐标系,
设AB的长为1,则=(-1,2,0),
=(0,1
)
设平面CDB的法向量为,平面EDB的法向量为
,
则
∴,取y=1,可得
设二面角E-BD-C的大小为θ,
则cosθ=|cos<m1,m2>|═
化简得,则
.(12分)
如图,AB是圆O的直径,PA垂直于圆O所在的平面,C是圆周上不同于A、B的任意一点.
(1)求证:BC⊥平面PAC;
(2)求证:平面PAC⊥平面PBC.
正确答案
证明:(1)因为PA⊥平面ABC,且BC⊂平面ABC,所以PA⊥BC.
又△ABC中,AB是圆O的直径,所以BC⊥AC.
又PA∩AC=A,所以BC⊥平面PAC.
(2)由(1)知BC⊥平面PAC,∵BC⊂平面PBC,
∴平面PAC⊥平面PBC.
解析
证明:(1)因为PA⊥平面ABC,且BC⊂平面ABC,所以PA⊥BC.
又△ABC中,AB是圆O的直径,所以BC⊥AC.
又PA∩AC=A,所以BC⊥平面PAC.
(2)由(1)知BC⊥平面PAC,∵BC⊂平面PBC,
∴平面PAC⊥平面PBC.
已知四棱锥P-ABCD的底面为直角梯形,AB∥DC,∠DAB=90°,PA⊥底面ABCD,且
,M是PB的中点.
(1)求证:MC∥平面PAD;
(2)求证:BC⊥平面PAC;
(3)求三棱锥P-ACM的体积.
正确答案
解:(1)取PA中点Q,连MQ、DQ,
则MQ∥DC,MQ=DC,∴四边形QMCD为平行四边形,∴MC∥DQ,
又DQ⊂平面PAD,MC⊄平面PAD,∴MC∥平面PAD.
(2)由已知可得,
∴AC2+BC2=AB2,∴BC⊥AC,
又∵PA⊥BC,PA∩AC=A,∴BC⊥平面PAC.
(3)取AB中点N,连接CN,则CN∥AD,∴CN⊥平面PAB,
∵,
∴.
解析
解:(1)取PA中点Q,连MQ、DQ,
则MQ∥DC,MQ=DC,∴四边形QMCD为平行四边形,∴MC∥DQ,
又DQ⊂平面PAD,MC⊄平面PAD,∴MC∥平面PAD.
(2)由已知可得,
∴AC2+BC2=AB2,∴BC⊥AC,
又∵PA⊥BC,PA∩AC=A,∴BC⊥平面PAC.
(3)取AB中点N,连接CN,则CN∥AD,∴CN⊥平面PAB,
∵,
∴.
如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是正方形,侧面PAD⊥底面ABCD,
PA=PD,且PD与底面ABCD所成的角为45°,
(Ⅰ)求证:PA⊥平面PDC;
(Ⅱ)已知E为棱AB的中点,问在棱PD上是否存在一点Q,使EQ∥平面PBC?若存在,写出点Q的位置,并证明你的结论;若不存在,说明理由.
正确答案
解:(1)在正方形ABCD中,CD⊥AD,∵平面PAD∩平面ABCD=AD,面PAD⊥底面ABCD,CD⊂平面ABCD,
故有CD⊥面PAD,∴CD⊥PA.
∵PA=PD,且PD与底面ABCD所成的角为45°,故△PAD为等腰三角形.取AD的中点为O,则PO⊥AD.
由侧面PAD⊥底面ABCD,可得PO⊥平面ABCD,故∠PDO=45°,
为PD与底面ABCD所成的角,
故△PAD为等腰直角三角形,故有PA⊥PD.
再由PD∩CD=D,可得PA⊥平面PDC.
(2)存在,当点Q为PD中点时,EQ∥平面PBC.
证明:取PC中点为F,则QF是三角形PCD的中位线,故QF平行且等于CD,又 EB平行且等于
CD,
故QF和BE平行且相等,故BEQF为平行四边形,∴QE∥BF.
而BF⊂平面PBC,QE不在平面PBC内,故有EQ∥平面PBC.
解析
解:(1)在正方形ABCD中,CD⊥AD,∵平面PAD∩平面ABCD=AD,面PAD⊥底面ABCD,CD⊂平面ABCD,
故有CD⊥面PAD,∴CD⊥PA.
∵PA=PD,且PD与底面ABCD所成的角为45°,故△PAD为等腰三角形.取AD的中点为O,则PO⊥AD.
由侧面PAD⊥底面ABCD,可得PO⊥平面ABCD,故∠PDO=45°,
为PD与底面ABCD所成的角,
故△PAD为等腰直角三角形,故有PA⊥PD.
再由PD∩CD=D,可得PA⊥平面PDC.
(2)存在,当点Q为PD中点时,EQ∥平面PBC.
证明:取PC中点为F,则QF是三角形PCD的中位线,故QF平行且等于CD,又 EB平行且等于
CD,
故QF和BE平行且相等,故BEQF为平行四边形,∴QE∥BF.
而BF⊂平面PBC,QE不在平面PBC内,故有EQ∥平面PBC.
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