- 直线与平面垂直的判定及其性质
- 共458题
如图所示,已知PD垂直以AB为直径的圆O所在平面,点D在线段AB上,点C为圆O上一点,且BD=
PD=3,AC=2AD=2.
(1)求证:PA⊥CD;
(2)求点B到平面PAC的距离.
正确答案
证明:(1)由BD=PD=3,AC=2AD=2.知AB=4,A0=2,则点D为AO的中点,
连OC,
∵AO=AC=OC=2A,∴△AOC为等边三角形,
∵D为AO的中点,∴CD⊥AO,
∵PD⊥平面ABC,CD⊂面ABC,
∴PD⊥CD,
∵PD∩AO=D,PD⊂面PAB,AO⊂面PAB,
∴CD⊥平面PAB,
∵PA⊂面PAB,
∴PA⊥CD;
解:(2)由(1)知CD⊥AB,,
,
∵PD⊥平面ABC,,
则直角三角形PCD中,,
在直角三角形PAD中,,
在等腰三角形PAC中,PC边上的高为,
,
设B到平面PAC的距离为d,由VP-ABC=VB-PAC,
∴,
解得,
即点B到平面PAC的距离
解析
证明:(1)由BD=PD=3,AC=2AD=2.知AB=4,A0=2,则点D为AO的中点,
连OC,
∵AO=AC=OC=2A,∴△AOC为等边三角形,
∵D为AO的中点,∴CD⊥AO,
∵PD⊥平面ABC,CD⊂面ABC,
∴PD⊥CD,
∵PD∩AO=D,PD⊂面PAB,AO⊂面PAB,
∴CD⊥平面PAB,
∵PA⊂面PAB,
∴PA⊥CD;
解:(2)由(1)知CD⊥AB,,
,
∵PD⊥平面ABC,,
则直角三角形PCD中,,
在直角三角形PAD中,,
在等腰三角形PAC中,PC边上的高为,
,
设B到平面PAC的距离为d,由VP-ABC=VB-PAC,
∴,
解得,
即点B到平面PAC的距离
已知点P是△ABC所在平面外一点,过点P作PO⊥平面ABC,垂足为O,连结PA、PB、PC,若PA⊥PB,PB⊥PC,PC⊥PA,则O是△ABC的______心.
正确答案
垂
解析
证明:连结AO并延长,交BC与D连结BO并延长,交AC与E;
因PA⊥PB,PA⊥PC,故PA⊥面PBC,故PA⊥BC;
因PO⊥面ABC,故PO⊥BC,故BC⊥面PAO,
故AO⊥BC即AD⊥BC;
同理:BE⊥AC;
故O是△ABC的垂心.
故答案为:垂.
如图,边长为2的正方形ABCD中,
(1)点E是AB的中点,点F是BC的中点,将△AED,△DCF分别沿DE,DF折起,使A,C两点重合于点A′.求证:A′D⊥EF
(2)当BE=BF=BC时,求三棱锥A′-EFD的体积.
正确答案
解:(1)由正方形ABCD知,∠DCF=∠DAE=90°,
∴A‘D⊥A'F,A'D⊥A'E,
∵A'E∩A'F=A',A'E、A'F⊆平面A'EF.
∴A'D⊥平面A'EF.
又∵EF⊂平面A'EF,
∴A'D⊥EF.
(2)由四边形ABCD为边长为2的正方形
故折叠后A′D=2,A′E=A′F=,EF=
则cos∠EA′F==
则sin∠EA′F=
故△EA′F的面积S△EA′F=•A′E•A′F•sin∠EA′F=
由(1)中A′D⊥平面A′EF
可得三棱锥A'-EFD的体积V=×
×2=
.
解析
解:(1)由正方形ABCD知,∠DCF=∠DAE=90°,
∴A‘D⊥A'F,A'D⊥A'E,
∵A'E∩A'F=A',A'E、A'F⊆平面A'EF.
∴A'D⊥平面A'EF.
又∵EF⊂平面A'EF,
∴A'D⊥EF.
(2)由四边形ABCD为边长为2的正方形
故折叠后A′D=2,A′E=A′F=,EF=
则cos∠EA′F==
则sin∠EA′F=
故△EA′F的面积S△EA′F=•A′E•A′F•sin∠EA′F=
由(1)中A′D⊥平面A′EF
可得三棱锥A'-EFD的体积V=×
×2=
.
如图,三棱柱ABC-A1B1C1中,CA=CB,AB=AA1,∠BAA1=60°
(Ⅰ)证明:AB⊥A1C;
(Ⅱ)若AB=CB=2,A1C=,求三棱柱ABC-A1B1C1的体积.
正确答案
(Ⅰ)证明:如图,
取AB的中点O,连结OC,OA1,A1B.
因为CA=CB,所以OC⊥AB.
由于AB=AA1,,故△AA1B为等边三角形,
所以OA1⊥AB.
因为OC∩OA1=O,所以AB⊥平面OA1C.
又A1C⊂平面OA1C,故AB⊥A1C;
(Ⅱ)解:由题设知△ABC与△AA1B都是边长为2的等边三角形,
所以.
又,则
,故OA1⊥OC.
因为OC∩AB=O,所以OA1⊥平面ABC,OA1为三棱柱ABC-A1B1C1的高.
又△ABC的面积,故三棱柱ABC-A1B1C1的体积
.
解析
(Ⅰ)证明:如图,
取AB的中点O,连结OC,OA1,A1B.
因为CA=CB,所以OC⊥AB.
由于AB=AA1,,故△AA1B为等边三角形,
所以OA1⊥AB.
因为OC∩OA1=O,所以AB⊥平面OA1C.
又A1C⊂平面OA1C,故AB⊥A1C;
(Ⅱ)解:由题设知△ABC与△AA1B都是边长为2的等边三角形,
所以.
又,则
,故OA1⊥OC.
因为OC∩AB=O,所以OA1⊥平面ABC,OA1为三棱柱ABC-A1B1C1的高.
又△ABC的面积,故三棱柱ABC-A1B1C1的体积
.
在三棱锥S-ABC中,△ABC是边长为2
的正三角形,平面SAC⊥平面ABC,SA=SC=2,M、N分别为AB、SB的中点.
(1)证明:AC⊥SB;
(2)求三棱锥B-CMN的体积.
正确答案
(1)证明:取AC中点D,连接SD,DB.
因为SA=SC,AB=BC,所以AC⊥SD且AC⊥BD,
因为SD∩BD=D,所以AC⊥平面SDB.
又SB⊂平面SDB,所以AC⊥SB;
(2)解:因为AC⊥平面SDB,AC⊂平面ABC,所以平面SDC⊥平面ABC.
过N作NE⊥BD于E,则NE⊥平面ABC,
因为平面SAC⊥平面ABC,SD⊥AC,所以SD⊥平面ABC.
又因为NE⊥平面ABC,所以NE∥SD.
由于SN=NB,所以NE=SD=
所以S△CMB=CM•BM=
所以VB-CMN=VN-CMB=S△CMB•NE=
=
解析
(1)证明:取AC中点D,连接SD,DB.
因为SA=SC,AB=BC,所以AC⊥SD且AC⊥BD,
因为SD∩BD=D,所以AC⊥平面SDB.
又SB⊂平面SDB,所以AC⊥SB;
(2)解:因为AC⊥平面SDB,AC⊂平面ABC,所以平面SDC⊥平面ABC.
过N作NE⊥BD于E,则NE⊥平面ABC,
因为平面SAC⊥平面ABC,SD⊥AC,所以SD⊥平面ABC.
又因为NE⊥平面ABC,所以NE∥SD.
由于SN=NB,所以NE=SD=
所以S△CMB=CM•BM=
所以VB-CMN=VN-CMB=S△CMB•NE=
=
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