- 直线与平面垂直的判定及其性质
- 共458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.
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.
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.
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
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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