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题型:简答题
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简答题

如图,在棱长为1的正方体ABCD-A1B1C1D1中:

(1)求异面直线BC1与AA1所成的角的大小;

(2)求三棱锥B1-A1C1B的体积;

(3)求证:B1D⊥平面A1C1B.

正确答案

解:(1)由于A1A和B1B平行且相等,故异面直线BC1与AA1所成的角的大小即为BB1与BC1城的角,

故∠B1BC1(或其补角)为所求.

再由正方体的性质可得△B1BC1为等腰直角三角形,故∠B1BC1=45°,

即异面直线BC1与AA1所成的角的大小为45°.

(2)三棱锥B1-A1C1B的体积即 =•BB1=×()×1=

(3)证明:由正方体的性质可得,B1D在上底面A1B1C1D1内的射影为B1D1,且A1C1⊥B1D1

由三垂线定理可得B1D⊥A1C1

同理可证,B1D⊥A1B.

而A1C1和 A1B是平面A1C1B内的两条相交直线,根据直线和平面垂直的判定定理,可得B1D⊥平面A1C1B.

解析

解:(1)由于A1A和B1B平行且相等,故异面直线BC1与AA1所成的角的大小即为BB1与BC1城的角,

故∠B1BC1(或其补角)为所求.

再由正方体的性质可得△B1BC1为等腰直角三角形,故∠B1BC1=45°,

即异面直线BC1与AA1所成的角的大小为45°.

(2)三棱锥B1-A1C1B的体积即 =•BB1=×()×1=

(3)证明:由正方体的性质可得,B1D在上底面A1B1C1D1内的射影为B1D1,且A1C1⊥B1D1

由三垂线定理可得B1D⊥A1C1

同理可证,B1D⊥A1B.

而A1C1和 A1B是平面A1C1B内的两条相交直线,根据直线和平面垂直的判定定理,可得B1D⊥平面A1C1B.

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简答题

如图,在棱长都相等的正三棱柱ABC-A1B1C1中,D,E分别为AA1,B1C的中点.

(1)求证:DE∥平面ABC;

(2)求证:B1C⊥平面BDE.

正确答案

证明:(1),

∵G,E分别为CB,CB1的中点,

∴EG∥BB1,且

又∵正三棱柱ABC-A1B1C1

∴EG∥AD,EG=AD

∴四边形ADEG为平行四边形.

∴AG∥DE

∵AG⊂平面ABC,DE⊄平面ABC,

所以  DE∥平面ABC.

(2)由可得,取BC中点G

∵正三棱柱ABC-A1B1C1

∴BB1⊥平面ABC.

∵AG⊂平面ABC,

∴AG⊥BB1

∵G为BC的中点,AB=AC,

∴AG⊥BC∴AG⊥平面BB1C1C,

∵B1C⊂平面BB1C1C,

∴AG⊥B1C,

∵AG∥DE

∴DE⊥B1C,

∵BC=BB1,B1E=EC

∴B1C⊥BE,

∵BE⊂平面BDE,DE⊂平面BDEBE∩DE=E,

∴B1C⊥平面BDE.

解析

证明:(1),

∵G,E分别为CB,CB1的中点,

∴EG∥BB1,且

又∵正三棱柱ABC-A1B1C1

∴EG∥AD,EG=AD

∴四边形ADEG为平行四边形.

∴AG∥DE

∵AG⊂平面ABC,DE⊄平面ABC,

所以  DE∥平面ABC.

(2)由可得,取BC中点G

∵正三棱柱ABC-A1B1C1

∴BB1⊥平面ABC.

∵AG⊂平面ABC,

∴AG⊥BB1

∵G为BC的中点,AB=AC,

∴AG⊥BC∴AG⊥平面BB1C1C,

∵B1C⊂平面BB1C1C,

∴AG⊥B1C,

∵AG∥DE

∴DE⊥B1C,

∵BC=BB1,B1E=EC

∴B1C⊥BE,

∵BE⊂平面BDE,DE⊂平面BDEBE∩DE=E,

∴B1C⊥平面BDE.

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简答题

如图,已知四棱锥P-ABCD的底面ABCD是菱形,PA⊥平面ABCD,点F为PC的中点.

(1)求证:PA∥平面BDF;

(2)求证:BD⊥平面PAC.

正确答案

解:(1)证明:连接AC,BD与AC交于点O,连接OF.∵ABCD是菱形,∴O是AC的中点.

∵点F为PC的中点,∴OF∥PA.∵OF⊂平面BDF,PA⊄平面BDF,∴PA∥平面BDF.

(2)∵PA⊥平面ABCD,∴PA⊥BD.又∵底面ABCD是菱形,∴BD⊥AC.

又PA∩AC=A,∴BD⊥平面PAC.

解析

解:(1)证明:连接AC,BD与AC交于点O,连接OF.∵ABCD是菱形,∴O是AC的中点.

∵点F为PC的中点,∴OF∥PA.∵OF⊂平面BDF,PA⊄平面BDF,∴PA∥平面BDF.

(2)∵PA⊥平面ABCD,∴PA⊥BD.又∵底面ABCD是菱形,∴BD⊥AC.

又PA∩AC=A,∴BD⊥平面PAC.

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简答题

如图,四边形ABCD为矩形,AD⊥平面ABE,AE=EB=BC=2,F为CE上的点,且BF⊥平面ACE,BD∩AC=G.

(1)求证:AE⊥平面BCE;

(2)求证:AE∥平面BFD;

(3)求三棱锥E-ADC的体积.

正确答案

解:(1)证明:∵AD⊥平面ABE,AD∥BC,

∴BC⊥平面ABE,∴AE⊥BC.(2分)

又∵BF⊥平面ACE,∴BF⊥AE,

∵BC∩BF=B,∴AE⊥平面BCE(4分)

(2)连接GF,∵BF⊥平面ACE,∴BF⊥CE

∵BE=BC,∴F为EC的中点;

∵矩形ABCD中,G为两对角线的交点且是两线段的中点,

∴GF∥AE,(7分)

∵GF⊂平面BFD,AE⊄平面BFD,

∴AE∥平面BFD.(8分)

(3)∵三棱锥E-ADC的体积等于三棱锥E-ABC的体积

∵VE-ABC==

故棱锥E-ADC的体积为

解析

解:(1)证明:∵AD⊥平面ABE,AD∥BC,

∴BC⊥平面ABE,∴AE⊥BC.(2分)

又∵BF⊥平面ACE,∴BF⊥AE,

∵BC∩BF=B,∴AE⊥平面BCE(4分)

(2)连接GF,∵BF⊥平面ACE,∴BF⊥CE

∵BE=BC,∴F为EC的中点;

∵矩形ABCD中,G为两对角线的交点且是两线段的中点,

∴GF∥AE,(7分)

∵GF⊂平面BFD,AE⊄平面BFD,

∴AE∥平面BFD.(8分)

(3)∵三棱锥E-ADC的体积等于三棱锥E-ABC的体积

∵VE-ABC==

故棱锥E-ADC的体积为

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简答题

已知ABCD是矩形,AD=2AB,E,F分别是线段AB,BC的中点,PA⊥平面ABCD.

(Ⅰ)求证:DF⊥平面PAF;

(Ⅱ)在棱PA上找一点G,使EG∥平面PED,并说明理由.

正确答案

(Ⅰ)证明:在矩形ABCD中,

因为AD=2AB,点F是BC的中点,所以∠AFB=∠DFC=45°.

所以∠AFD=90°,即AF⊥FD. …(4分)

又PA⊥平面ABCD,所以PA⊥FD.

因为AF∩PA=A,所以FD⊥平面PAF.  …(7分)

(Ⅱ)解:过E作EH∥FD交AD于H,则EH∥平面PFD,且AH=AD.

再过H作HG∥PD交PA于G,所以GH∥平面PFD,且AG=PA.

因为EH∩GH=H,所以平面EHG∥平面PFD.      …(12分)

因为EG⊂平面EHG,所以EG∥平面PFD.

从而点G满足AG=PA.       …(14分)

解析

(Ⅰ)证明:在矩形ABCD中,

因为AD=2AB,点F是BC的中点,所以∠AFB=∠DFC=45°.

所以∠AFD=90°,即AF⊥FD. …(4分)

又PA⊥平面ABCD,所以PA⊥FD.

因为AF∩PA=A,所以FD⊥平面PAF.  …(7分)

(Ⅱ)解:过E作EH∥FD交AD于H,则EH∥平面PFD,且AH=AD.

再过H作HG∥PD交PA于G,所以GH∥平面PFD,且AG=PA.

因为EH∩GH=H,所以平面EHG∥平面PFD.      …(12分)

因为EG⊂平面EHG,所以EG∥平面PFD.

从而点G满足AG=PA.       …(14分)

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