- 直线与平面垂直的判定及其性质
- 共458题
如图,C、D是以AB为直径的圆上两点,AB=2AD=
,AC=BC,F是AB上一点,且
,将圆沿直径AB折起,使点C在平面ABD的射影E在BD上,已知
.
(1)求证:AD⊥平面BCE;
(2)求证:AD∥平面CEF;
(3)求三棱锥A-CFD的体积.
正确答案
(1)证明:依题意:AD⊥BD
∵CE⊥平面ABD∴CE⊥AD
∵BD∩CE=E,∴AD⊥平面BCE.
(2)证明:Rt△BCE中,
,
∴BE=2(5分)Rt△ABD中,,
∴BD=3.(6分)
∴.
∴AD∥EF∵AD在平面CEF外
∴AD∥平面CEF.
(3)解:由(2)知AD∥EF,AD⊥ED,且ED=BD-BE=1
∴F到AD的距离等于E到AD的距离,为1.
∴.
∵CE⊥平面ABD
∴.
解析
(1)证明:依题意:AD⊥BD
∵CE⊥平面ABD∴CE⊥AD
∵BD∩CE=E,∴AD⊥平面BCE.
(2)证明:Rt△BCE中,
,
∴BE=2(5分)Rt△ABD中,,
∴BD=3.(6分)
∴.
∴AD∥EF∵AD在平面CEF外
∴AD∥平面CEF.
(3)解:由(2)知AD∥EF,AD⊥ED,且ED=BD-BE=1
∴F到AD的距离等于E到AD的距离,为1.
∴.
∵CE⊥平面ABD
∴.
已知四棱锥P-ABCD的正视图是一个底边长为4、腰长为3的等腰三角形,图1、图2分别是四棱锥P-ABCD的侧视图和俯视图.
(1)求证:AD⊥PC;
(2)求四棱锥P-ABCD的侧面PAB的面积.
正确答案
解:(1)根据三视图,可得侧面PDC⊥平面ABCD
∵AD⊥CD,侧面PDC∩平面ABCD=CD,AD⊂平面ABCD
∴AD⊥侧面PDC
∵PC⊂侧面PDC,∴AD⊥PC;
(2)取CD的中点E,连接PE、AE,
∵根据三视图,得△PCD中,PD=PC=3,CD=4
∴PE==
Rt△ADE中,AD=DE=2,可得AE==2
∵侧面PDC⊥平面ABCD,侧面PDC∩平面ABCD=CD,
PE⊂侧面PDC,PE⊥CD
∴PE⊥平面ABCD,结合AE⊂平面ABCD,可得AE⊥PE
因此,Rt△PAE中,PA==
.同理可得PB=
∴△PAB中,cos∠APB==
由同角三角函数的关系,得sin∠APB==
∴S△PAB=PA•PBsin∠APB=
×
×
×
=6
即侧面PAB的面积为6.
解析
解:(1)根据三视图,可得侧面PDC⊥平面ABCD
∵AD⊥CD,侧面PDC∩平面ABCD=CD,AD⊂平面ABCD
∴AD⊥侧面PDC
∵PC⊂侧面PDC,∴AD⊥PC;
(2)取CD的中点E,连接PE、AE,
∵根据三视图,得△PCD中,PD=PC=3,CD=4
∴PE==
Rt△ADE中,AD=DE=2,可得AE==2
∵侧面PDC⊥平面ABCD,侧面PDC∩平面ABCD=CD,
PE⊂侧面PDC,PE⊥CD
∴PE⊥平面ABCD,结合AE⊂平面ABCD,可得AE⊥PE
因此,Rt△PAE中,PA==
.同理可得PB=
∴△PAB中,cos∠APB==
由同角三角函数的关系,得sin∠APB==
∴S△PAB=PA•PBsin∠APB=
×
×
×
=6
即侧面PAB的面积为6.
在空间五面体ABCDE中,四边形ABCD是正方形,AB⊥平面BCE,∠CBE=90°.
点F是BE的中点.求证:
(I)ED∥平面ACF
(II)AC⊥平面BDF.
正确答案
证明:(I)∵点F是AB的中点,AC∩BD=O,
∴FO为△BED的中位线
∴OF∥DE
又∵ED⊄平面ACF,OF⊂平面ACF
∴DE∥平面ACF(6分)
(II)∵AB⊥平面BCE,BF⊂平面BCE
∴AB⊥BF,
∵∠CBE=90°,
∴BF⊥BC,
∴AC⊥BD,
∵AB∩BC=B,∴BF⊥平面ABCD,
AC⊂平面ABCD,BF⊥AC,
又四边形ABCD是正方形,
∴AC⊥BD,BD∩BF=B,
∴AC⊥平面BDF(13分)
解析
证明:(I)∵点F是AB的中点,AC∩BD=O,
∴FO为△BED的中位线
∴OF∥DE
又∵ED⊄平面ACF,OF⊂平面ACF
∴DE∥平面ACF(6分)
(II)∵AB⊥平面BCE,BF⊂平面BCE
∴AB⊥BF,
∵∠CBE=90°,
∴BF⊥BC,
∴AC⊥BD,
∵AB∩BC=B,∴BF⊥平面ABCD,
AC⊂平面ABCD,BF⊥AC,
又四边形ABCD是正方形,
∴AC⊥BD,BD∩BF=B,
∴AC⊥平面BDF(13分)
如图,在多面体ABC-A1B1C1中,AA1⊥平面ABC,AA1⊥平面ABC,AA1∥BB1,AB=AC=AA1=
,B1C1∥=
.
(1)求证:A1B1⊥平面AA1C;
(2)若D是BC的中点,求证:B1D∥平面A1C1C;
(3)若BC=2,求几何体ABC-A1B1C1的体积.
正确答案
解:(1)∵AB=AC=,∴AB2+AC2=BC2,可得AB⊥AC
又∵AA1⊥平面ABC,AB⊂平面ABC,∴AB⊥AA1
∵AC、AA1⊂平面AA1C,AC∩AA1=A
∴AB⊥平面AA1C,
又∵AA1∥BB1,且AA1=BB1,
∴四边形A1ABB1是平行四边形,可得AB∥A1B1
∴A1B1⊥平面AA1C;
(2)∵B1C1∥BC且B1C1=,D为BC中点
∴B1C1∥DC且B1C1=DC,
∴四边形B1C1CD是平行四边形,可得B1D∥C1C
∵B1D⊈平面A1C1C,C1C⊂平面A1C1C
∴B1D∥平面A1C1C;
(3)取BC中点D,连接AD、C1D,
∵AD⊥BC,AA1⊥BC,且AD、AA1是平面DAA1C1内的相交直线
∴BC⊥平面DAA1C1,可得CD是四棱锥C-DAA1C1的高
由(1)(2)的证明可知:ABD-A1B1C1是直三棱柱
∴几何体ABC-A1B1C1的体积为:V=V四棱锥C-DAA1C1+V三棱柱ABD-A1B1C1=+
=
解析
解:(1)∵AB=AC=,∴AB2+AC2=BC2,可得AB⊥AC
又∵AA1⊥平面ABC,AB⊂平面ABC,∴AB⊥AA1
∵AC、AA1⊂平面AA1C,AC∩AA1=A
∴AB⊥平面AA1C,
又∵AA1∥BB1,且AA1=BB1,
∴四边形A1ABB1是平行四边形,可得AB∥A1B1
∴A1B1⊥平面AA1C;
(2)∵B1C1∥BC且B1C1=,D为BC中点
∴B1C1∥DC且B1C1=DC,
∴四边形B1C1CD是平行四边形,可得B1D∥C1C
∵B1D⊈平面A1C1C,C1C⊂平面A1C1C
∴B1D∥平面A1C1C;
(3)取BC中点D,连接AD、C1D,
∵AD⊥BC,AA1⊥BC,且AD、AA1是平面DAA1C1内的相交直线
∴BC⊥平面DAA1C1,可得CD是四棱锥C-DAA1C1的高
由(1)(2)的证明可知:ABD-A1B1C1是直三棱柱
∴几何体ABC-A1B1C1的体积为:V=V四棱锥C-DAA1C1+V三棱柱ABD-A1B1C1=+
=
如图,梯形ABCD中,CE⊥AD于E,BF⊥AD于F,且AF=BF=BC=1,
,现将△ABF,△CDE分别沿BF与CE翻折,使点A与点D重合,点O为AC的中点,设面ABF与面CDE相交于直线l,
(Ⅰ)求证:l∥CE;
(Ⅱ)求证:OF⊥面ABE.
正确答案
证明:(Ⅰ).…(6分)
(Ⅱ)∵AF=BF=1,并且AF⊥BF,
∴△ABF为等腰直角三角形,∴AB=AE=;
设正方形BCEF对角线交点为G,
∴①
,
在Rt△AFC中,连接OG,得,
且②
结合①②得,即 OF⊥面ABE. …(13分)
解析
证明:(Ⅰ).…(6分)
(Ⅱ)∵AF=BF=1,并且AF⊥BF,
∴△ABF为等腰直角三角形,∴AB=AE=;
设正方形BCEF对角线交点为G,
∴①
,
在Rt△AFC中,连接OG,得,
且②
结合①②得,即 OF⊥面ABE. …(13分)
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