- 直线与平面垂直的判定及其性质
- 共458题
一个多面体的直观图和三视图如图所示,其中M、G分别是AB、DF的中点.
(1)求证:CM⊥平面FDM;
(2)在线段AD上(含A、D端点)确定一点P,使得GP∥平面FMC,并给出证明.
正确答案
解:由三视图可得直观图为直三棱柱且底面ADF中AD⊥DF,DF=AD=DC
(Ⅰ)∵直线FD⊥平面ABCD,CM⊂平面ABCD
∴FD⊥CM
在矩形ABCD中,CD=2a,AD=a,M为AB的中点,DM=CM=a
∴CM⊥DM
又因为DM∩FD=D,FD⊂平面FDM,DM⊂平面FDM
∴CM⊥平面FDM
(Ⅱ)点P在A点处.
证明:取DC中点S,连接AS、GS、GA
∵G是DF的中点,GS∥FC,AS∥CM
∴面GSA∥面FMC,而GA⊂面GSA,
∴GP∥平面FMC
解析
解:由三视图可得直观图为直三棱柱且底面ADF中AD⊥DF,DF=AD=DC
(Ⅰ)∵直线FD⊥平面ABCD,CM⊂平面ABCD
∴FD⊥CM
在矩形ABCD中,CD=2a,AD=a,M为AB的中点,DM=CM=a
∴CM⊥DM
又因为DM∩FD=D,FD⊂平面FDM,DM⊂平面FDM
∴CM⊥平面FDM
(Ⅱ)点P在A点处.
证明:取DC中点S,连接AS、GS、GA
∵G是DF的中点,GS∥FC,AS∥CM
∴面GSA∥面FMC,而GA⊂面GSA,
∴GP∥平面FMC
如图,在四棱锥S-ABCD中,底面ABCD是矩形,AD=2AB,SA=SD,SA⊥AB,N是棱AD的中点.
(Ⅰ)求证:AB∥平面SCD;
(Ⅱ)求证:SN⊥平面ABCD;
(Ⅲ)在棱SC上是否存在一点P,使得平面PBD⊥平面ABCD?若存在,求出的值;若不存在,说明理由.
正确答案
(Ⅰ)证明:∵底面ABCD是矩形,
∴AB∥CD,
又∵AB⊄平面SCD,CD⊂平面SCD,
所以 AB∥平面SCD.
(Ⅱ)证明:∵AB⊥SA,AB⊥AD,
∴AB⊥平面SAD,
又∵SN⊂平面SAD,
∴AB⊥SN.
∵SA=SD,且N为AD中点,
∴SN⊥AD.
∴SN⊥平面ABCD.
(Ⅲ)解:如图,连接BD交NC于点F,在平面SNC中过F作FP∥SN交SC于点P,连接PB,PD.
∵SN⊥平面ABCD,
∴FP⊥平面ABCD.
又∵FP⊂平面PBD,
∴平面PBD⊥平面ABCD.
在矩形ABCD中,∵ND∥BC,
∴=
=
.
在△SNC中,∵FP∥SN,
∴=
=
.
则在棱SC上存在点P,使得平面PBD⊥平面ABCD,此时=
.
解析
(Ⅰ)证明:∵底面ABCD是矩形,
∴AB∥CD,
又∵AB⊄平面SCD,CD⊂平面SCD,
所以 AB∥平面SCD.
(Ⅱ)证明:∵AB⊥SA,AB⊥AD,
∴AB⊥平面SAD,
又∵SN⊂平面SAD,
∴AB⊥SN.
∵SA=SD,且N为AD中点,
∴SN⊥AD.
∴SN⊥平面ABCD.
(Ⅲ)解:如图,连接BD交NC于点F,在平面SNC中过F作FP∥SN交SC于点P,连接PB,PD.
∵SN⊥平面ABCD,
∴FP⊥平面ABCD.
又∵FP⊂平面PBD,
∴平面PBD⊥平面ABCD.
在矩形ABCD中,∵ND∥BC,
∴=
=
.
在△SNC中,∵FP∥SN,
∴=
=
.
则在棱SC上存在点P,使得平面PBD⊥平面ABCD,此时=
.
如图,ABCD-A1B1C1D1是棱长为a的正方体.求证:
(1)DB⊥AC;
(2)BC1⊥平面A1B1CD.
正确答案
证明:(1)∵DD1⊥面AC,AC⊂平面AC,∴DD1⊥AC,
∵AC⊥BD,DD1∩BD=D,BD⊂平面BDD1B1,DD1⊂平面BDD1B1
∴AC⊥平面BDD1B1.
∵D1B⊂平面BDD1B1,
∴DB⊥AC;
(2)由题意四边形BCC1B1是正方形,∴BC1⊥B1C.
∵A1B1⊥B1C1,A1B1⊥B1B,B1C1∩B1B=B1,
∴A1B1⊥平面BCC1B1,BC1⊂平面BCC1B1,∴A1B1⊥BC1.
又∵B1C∩A1B1=B1,B1C⊂平面A1B1CD,A1B1⊂平面A1B1CD,∴BC1⊥平面A1B1CD.
解析
证明:(1)∵DD1⊥面AC,AC⊂平面AC,∴DD1⊥AC,
∵AC⊥BD,DD1∩BD=D,BD⊂平面BDD1B1,DD1⊂平面BDD1B1
∴AC⊥平面BDD1B1.
∵D1B⊂平面BDD1B1,
∴DB⊥AC;
(2)由题意四边形BCC1B1是正方形,∴BC1⊥B1C.
∵A1B1⊥B1C1,A1B1⊥B1B,B1C1∩B1B=B1,
∴A1B1⊥平面BCC1B1,BC1⊂平面BCC1B1,∴A1B1⊥BC1.
又∵B1C∩A1B1=B1,B1C⊂平面A1B1CD,A1B1⊂平面A1B1CD,∴BC1⊥平面A1B1CD.
如图,正方形ABCD所在平面与平面四边形ABEF所在平面互相垂直,△ABE是等腰直角三角形,AB=AE,FA=FE,∠AEF=45°.
(I)求证:EF⊥平面BCE;
(II)设线段CD、AE的中点分别为P、M,求证:PM∥平面BCE.
正确答案
证明:(I)因为平面ABEF⊥平面ABCD,BC⊂平面ABCD,BC⊥AB,平面ABEF∩平面ABCD=AB,
所以BC⊥平面ABEF.所以BC⊥EF.因为△ABE为等腰直角三角形,AB=AE,
所以∠AEB=45°,又因为∠AEF=45,所以∠FEB=90°,即EF⊥BE.
因为BC⊂平面ABCD,BE⊂平面BCE,BC∩BE=B
所以 EF⊥平面BCE; …(7分)
(II)取BE的中点N,连接CN,MN,则MN==PC,且MN∥
∥PC
∴PMNC为平行四边形,所以PM∥CN.
∵CN在平面BCE内,PM不在平面BCE内,
∴PM∥平面BCE.…(14分)
解析
证明:(I)因为平面ABEF⊥平面ABCD,BC⊂平面ABCD,BC⊥AB,平面ABEF∩平面ABCD=AB,
所以BC⊥平面ABEF.所以BC⊥EF.因为△ABE为等腰直角三角形,AB=AE,
所以∠AEB=45°,又因为∠AEF=45,所以∠FEB=90°,即EF⊥BE.
因为BC⊂平面ABCD,BE⊂平面BCE,BC∩BE=B
所以 EF⊥平面BCE; …(7分)
(II)取BE的中点N,连接CN,MN,则MN==PC,且MN∥
∥PC
∴PMNC为平行四边形,所以PM∥CN.
∵CN在平面BCE内,PM不在平面BCE内,
∴PM∥平面BCE.…(14分)
如图,在等腰梯形PDCB中,PB=3,DC=1,PD=BC=,A为PB边上一点,且PA=1,将△PAD沿AD折起,使平面PAD⊥平面ABCD.
(Ⅰ)求证:CD⊥平面PAD;
(Ⅱ)若M是侧棱PB中点,截面AMC把几何体分成的两部分,求这两部分的体积之比.
正确答案
证明:(Ⅰ)依题意知PA=1,∴AD⊥AB,
又CD∥AB∴CD⊥AD(3分)
又∵平面PAD⊥平面ABCD,平面PAD∩平面ABCD=AD,
由面面垂直的性质定理知,CD⊥平面PAD(6分)
(Ⅱ)解:设N是AB的中点,连接MN,依题意,PA⊥AD,PA⊥AB,
所以,PA⊥面ABCD,因为MN∥PA,
所以MN⊥面ABCD.(8分)(10分)
(11分)
所以,(12分)
VPADCM:VMACB=两部分体积比为2:1(14分)
解析
证明:(Ⅰ)依题意知PA=1,∴AD⊥AB,
又CD∥AB∴CD⊥AD(3分)
又∵平面PAD⊥平面ABCD,平面PAD∩平面ABCD=AD,
由面面垂直的性质定理知,CD⊥平面PAD(6分)
(Ⅱ)解:设N是AB的中点,连接MN,依题意,PA⊥AD,PA⊥AB,
所以,PA⊥面ABCD,因为MN∥PA,
所以MN⊥面ABCD.(8分)(10分)
(11分)
所以,(12分)
VPADCM:VMACB=两部分体积比为2:1(14分)
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