- 直线与平面垂直的判定及其性质
- 共458题
如图,四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是平行四边形,∠ACB=90°,PA⊥平面ABCD,PA=BC=1,
,F是BC的中点.
(Ⅰ)求证:DA⊥平面PAC;
(Ⅱ)试在线段PD上确定一点G,使CG∥平面PAF,并求三棱锥A-CDG的体积.
正确答案
解:(Ⅰ)∵四边形是平行四边形,
∴AD∥BC,可得∠ACB=∠DAC=90°,即AC⊥DA
∵PA⊥平面ABCD,DA⊆平面ABCD,∴PA⊥DA,
又∵AC⊥DA,AC∩PA=A,∴DA⊥平面PAC.
(Ⅱ)设PD的中点为G,在平面PAD内作GH⊥PA于H,连接FH,
则△PAD中,GH平行且等于
∵平行四边形ABCD中,FC平行且等于,
∴GH∥FC且GH=FC,四边形FCGH为平行四边形,得GC∥FH,
∵FH⊂平面PAF,CG⊄平面PAF,
∴CG∥平面PAF,即G为PD中点时,CG∥平面PAF.
设点G到平面ABCD的距离为d,则
由G为PD中点且PA⊥平面ABCD,得d=,
又∵Rt△ACD面积为×1×1=
∴三棱锥A-CDG的体积VA-CDG=VG-CDA=S△ACD×
=
.
解析
解:(Ⅰ)∵四边形是平行四边形,
∴AD∥BC,可得∠ACB=∠DAC=90°,即AC⊥DA
∵PA⊥平面ABCD,DA⊆平面ABCD,∴PA⊥DA,
又∵AC⊥DA,AC∩PA=A,∴DA⊥平面PAC.
(Ⅱ)设PD的中点为G,在平面PAD内作GH⊥PA于H,连接FH,
则△PAD中,GH平行且等于
∵平行四边形ABCD中,FC平行且等于,
∴GH∥FC且GH=FC,四边形FCGH为平行四边形,得GC∥FH,
∵FH⊂平面PAF,CG⊄平面PAF,
∴CG∥平面PAF,即G为PD中点时,CG∥平面PAF.
设点G到平面ABCD的距离为d,则
由G为PD中点且PA⊥平面ABCD,得d=,
又∵Rt△ACD面积为×1×1=
∴三棱锥A-CDG的体积VA-CDG=VG-CDA=S△ACD×
=
.
已知正方体ABCD-A1B1C1D1的棱长为1,E,F分别为D1C1,B1C1上的点.且满足,
(1)若在AB上有一点P,使A1C⊥平面PEF,求的值.
(2)求此正方体在平面PEF内射影的面积.
正确答案
解:(1)∵,∴EF∥B1D1,A1C在平面A1B1C1D1上的射影为A1C1,
∵A1C1⊥B1D1,∴A1C⊥B1D1,∴A1C⊥EF.如图建立空间直角坐
标系,则可求得如下点的坐标:A1(1,0,1),C(0,1,0),E(0,1-λ,1),
设点P的坐标为(1,m,0),则,若A1C⊥EP,则有
,
∴m=1-λ,即的值为1-λ.
(2)由(1)知A1C⊥B1D1,同理A1C⊥AB1,即A1C⊥平面AB1D1且过△AB1D1的中心,同理即A1C⊥平面C1BD且过△C1BD的中心.于是正方体在平面EFP内的射影相当于正方体在平面C1BD内的射影,而正三角形AB1D1中心P在平面C1BD内的射影是正三角形C1BD的中心Q,于是AB1D1在平面C1BD内的射影如图所示,
于是正六边形即为正方体在平面C1BD的射影,BD=
,
故正六边形边长为,故射影面积为
.
解析
解:(1)∵,∴EF∥B1D1,A1C在平面A1B1C1D1上的射影为A1C1,
∵A1C1⊥B1D1,∴A1C⊥B1D1,∴A1C⊥EF.如图建立空间直角坐
标系,则可求得如下点的坐标:A1(1,0,1),C(0,1,0),E(0,1-λ,1),
设点P的坐标为(1,m,0),则,若A1C⊥EP,则有
,
∴m=1-λ,即的值为1-λ.
(2)由(1)知A1C⊥B1D1,同理A1C⊥AB1,即A1C⊥平面AB1D1且过△AB1D1的中心,同理即A1C⊥平面C1BD且过△C1BD的中心.于是正方体在平面EFP内的射影相当于正方体在平面C1BD内的射影,而正三角形AB1D1中心P在平面C1BD内的射影是正三角形C1BD的中心Q,于是AB1D1在平面C1BD内的射影如图所示,
于是正六边形即为正方体在平面C1BD的射影,BD=
,
故正六边形边长为,故射影面积为
.
如图:四棱锥P-ABCD中,PA⊥底面ABCD,AB⊥AD,点E在线段AD上,且CE∥AB,
(1)求证CE⊥平面PAD;
(2)若=2
,F为PD的中点,BC∥AD,求证CF∥平面PAB.
正确答案
解:(1)∵AB⊥AD,CE∥AB,∴CE⊥AD
∵PA⊥平面ABCD,CE⊂平面ABCD,
∴PA⊥CE,
又∵PA∩AD=A,∴CE⊥平面PAD
(2)取PA的中点G,连结GF、BG,
∵在△PAD中,F是PD的中点,G是PA的中点
∴FG为△PAD的中位线,可得FG∥AD且FG=,
又∵AD∥BC,CE∥AB,
∴四边形BCEA为平行四边形,可得BC∥EA
由=2
得E为AD中点,可得BC∥AD且BC=
,
∴BCFG,可得四边形BCFG为平行四边形,得CF∥BG
又∵CF⊄平面PAB,BG⊂平面PAB,
∴CF∥平面PAB.
解析
解:(1)∵AB⊥AD,CE∥AB,∴CE⊥AD
∵PA⊥平面ABCD,CE⊂平面ABCD,
∴PA⊥CE,
又∵PA∩AD=A,∴CE⊥平面PAD
(2)取PA的中点G,连结GF、BG,
∵在△PAD中,F是PD的中点,G是PA的中点
∴FG为△PAD的中位线,可得FG∥AD且FG=,
又∵AD∥BC,CE∥AB,
∴四边形BCEA为平行四边形,可得BC∥EA
由=2
得E为AD中点,可得BC∥AD且BC=
,
∴BCFG,可得四边形BCFG为平行四边形,得CF∥BG
又∵CF⊄平面PAB,BG⊂平面PAB,
∴CF∥平面PAB.
如图,在直三棱柱ABC-A1B1C1中,AB=AC,点D在边BC上,AD⊥C1D.
(1)求证:AD⊥平面BCC1B1;
(2)如果点E是B1C1的中点,求证:A1E∥平面ADC1.
正确答案
证明:(1)在直三棱柱ABC-A1B1C1中,C1C⊥平面ABC,AD⊂平面ABC,
∴C1C⊥AD,
又AD⊥C1D,C1C∩C1D=C1,
∴AD⊥平面BCC1B1.(6分)
(2)由(1)得∴AD⊥BC,
∵在△ABC中,AB=AC,
∴D为BC边上的中点,(9分)
连接DE,∵点E是B1C1的中点,
∴在直三棱柱ABC-A1B1C1中,四边形B1BDE为平行四边形,
∴,又
,∴
,∴四边形A1ADE为平行四边形.(12分)
∴A1E∥AD,又A1E⊄平面ADC1,AD⊂平面ADC1,
∴A1E∥平面ADC1.(14分)
解析
证明:(1)在直三棱柱ABC-A1B1C1中,C1C⊥平面ABC,AD⊂平面ABC,
∴C1C⊥AD,
又AD⊥C1D,C1C∩C1D=C1,
∴AD⊥平面BCC1B1.(6分)
(2)由(1)得∴AD⊥BC,
∵在△ABC中,AB=AC,
∴D为BC边上的中点,(9分)
连接DE,∵点E是B1C1的中点,
∴在直三棱柱ABC-A1B1C1中,四边形B1BDE为平行四边形,
∴,又
,∴
,∴四边形A1ADE为平行四边形.(12分)
∴A1E∥AD,又A1E⊄平面ADC1,AD⊂平面ADC1,
∴A1E∥平面ADC1.(14分)
如图,四棱锥S-ABCD中,AB∥CD,BC⊥CD,侧面SAB为等边三角形,AB=BC=2,CD=SD=1.
(Ⅰ)证明:SD⊥平面SAB;
(Ⅱ)求AB与平面SBC所成的角的大小.
正确答案
(Ⅰ)证明:在直角梯形ABCD中,
∵AB∥CD,BC⊥CD,AB=BC=2,CD=1
∴AD==
∵侧面SAB为等边三角形,AB=2
∴SA=2
∵SD=1
∴AD2=SA2+SD2
∴SD⊥SA
同理:SD⊥SB
∵SA∩SB=S,SA,SB⊂面SAB
∴SD⊥平面SAB
(Ⅱ)建立如图所示的空间坐标系
则A(2,-1,0),B(2,1,0),C(0,1,0),
作出S在底面上的投影M,则由四棱锥S-ABCD中,AB∥CD,BC⊥CD,侧面SAB为等边三角形知,M点一定在x轴上,又AB=BC=2,CD=SD=1.可解得MD=,从而解得SM=
,故可得S(
,0,
)
则
设平面SBC的一个法向量为
则,
即
取x=0,y=,z=1
即平面SBC的一个法向量为=(0,
,1)
又=(0,2,0)
cos<,
>=
=
=
∴<,
>=arccos
即AB与平面SBC所成的角的大小为arcsin
解析
(Ⅰ)证明:在直角梯形ABCD中,
∵AB∥CD,BC⊥CD,AB=BC=2,CD=1
∴AD==
∵侧面SAB为等边三角形,AB=2
∴SA=2
∵SD=1
∴AD2=SA2+SD2
∴SD⊥SA
同理:SD⊥SB
∵SA∩SB=S,SA,SB⊂面SAB
∴SD⊥平面SAB
(Ⅱ)建立如图所示的空间坐标系
则A(2,-1,0),B(2,1,0),C(0,1,0),
作出S在底面上的投影M,则由四棱锥S-ABCD中,AB∥CD,BC⊥CD,侧面SAB为等边三角形知,M点一定在x轴上,又AB=BC=2,CD=SD=1.可解得MD=,从而解得SM=
,故可得S(
,0,
)
则
设平面SBC的一个法向量为
则,
即
取x=0,y=,z=1
即平面SBC的一个法向量为=(0,
,1)
又=(0,2,0)
cos<,
>=
=
=
∴<,
>=arccos
即AB与平面SBC所成的角的大小为arcsin
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