- 直线与平面垂直的判定及其性质
- 共458题
在下列四个正方体中,能得出AB⊥CD的是( )
正确答案
解析
解:对于A,作出过AB的对角面如图,
可得直线CD与这个对角面垂直,根据线面垂直的性质,AB⊥CD成立;
对于B,作出过AB的等边三角形截面如图,
将CD平移至内侧面,可得CD与AB所成角等于60°;
对于C、D,将CD平移至经过B点的侧棱处,可得AB、CD所成角都是锐角.
故选A.
已知三棱柱ABC-A1B1C1的三视图如图所示,其中主视图AA1B1B和左视图B1BCC1均为矩形,在俯视图△A1B1C1中,A1C1=3,A1B1=5,
.
(1)在三棱柱ABC-A1B1C1中,求证:BC⊥AC1;
(2)在三棱柱ABC-A1B1C1中,若D是底边AB的中点,求证:AC1∥平面CDB1.
(3)若三棱柱的高为5,求三视图中左视图的面积.
正确答案
解:(1)因为主视图和左视图均为矩形、所以该三棱柱为直三棱柱,
在俯视图△A1B1C1中,A1C1=3,A1B1=5,,
由余弦定理可得B1C1=4,
∴∠A1C1B1=∠ACB=90°,
∴BC⊥AC
又∵BC⊥CC1,CC1∩A1C1=C1,∴BC⊥平面ACC1A1.
∵AC1⊂平面ACC1A1,∴BC⊥AC1.
(2)连BC1交B1C于M,则M为BC1的中点,连DM,则DM∥AC1.
∵DM⊂平面DCB1,AC1⊄平面DCB1,
∴AC1∥平面CDB1.
(3)左视图中BC的长等于底面△ABC中顶点C到边AB的距离d,,
∴左视图的面积.
解析
解:(1)因为主视图和左视图均为矩形、所以该三棱柱为直三棱柱,
在俯视图△A1B1C1中,A1C1=3,A1B1=5,,
由余弦定理可得B1C1=4,
∴∠A1C1B1=∠ACB=90°,
∴BC⊥AC
又∵BC⊥CC1,CC1∩A1C1=C1,∴BC⊥平面ACC1A1.
∵AC1⊂平面ACC1A1,∴BC⊥AC1.
(2)连BC1交B1C于M,则M为BC1的中点,连DM,则DM∥AC1.
∵DM⊂平面DCB1,AC1⊄平面DCB1,
∴AC1∥平面CDB1.
(3)左视图中BC的长等于底面△ABC中顶点C到边AB的距离d,,
∴左视图的面积.
一个四棱锥的三视图和直观图如图所示,E为侧棱PD的中点.
(1)求证:PB∥平面AEC;
(2)若F为侧棱PA上的一点,且,则λ为何值时,PA⊥平面BDF?并求此时几何体F-BDC的体积.
正确答案
解:(1)由图形可知该四棱锥的底面ABCD是菱形,
且有一角为60°,边长为2,锥体高度为1.
设AC,BD和交点为O,连OE,OE为△DPB的中位线,OE∥PB,EO⊂面EAC,PB⊄面EAC内,
∴PB∥面AEC.
(2)过O作OF⊥PA垂足为F
在Rt△POA中,PO=1,AO=,PA=2,PO2=PF•PA,2PF=1
∴
在底面菱形中BD⊥AC,又因为PO⊥面ABCD,
所以BD⊥PO,
∴BD⊥面APO,PA⊂面APO
∴PA⊥BD,PA⊥OF,OF∩BD=O
所以PA⊥平面BDF
∴当λ=时,PA⊥平面BDF
当时,在△POA中过F作FH∥PO,则FH⊥面BCD,FH=
∴,
∴.
解析
解:(1)由图形可知该四棱锥的底面ABCD是菱形,
且有一角为60°,边长为2,锥体高度为1.
设AC,BD和交点为O,连OE,OE为△DPB的中位线,OE∥PB,EO⊂面EAC,PB⊄面EAC内,
∴PB∥面AEC.
(2)过O作OF⊥PA垂足为F
在Rt△POA中,PO=1,AO=,PA=2,PO2=PF•PA,2PF=1
∴
在底面菱形中BD⊥AC,又因为PO⊥面ABCD,
所以BD⊥PO,
∴BD⊥面APO,PA⊂面APO
∴PA⊥BD,PA⊥OF,OF∩BD=O
所以PA⊥平面BDF
∴当λ=时,PA⊥平面BDF
当时,在△POA中过F作FH∥PO,则FH⊥面BCD,FH=
∴,
∴.
如图,在四棱锥P-ABCD中,AB∥CD,CD=2AB,AB⊥平面PAD,E为PC的中点.
(1)求证:BE∥平面PAD;
(2)若AD⊥PB,求证:PA⊥平面ABCD.
正确答案
证明:(1)取PD中点F,连接EF,AF.
因为E是PC的中点,F是PD的中点,
所以EF∥CD,且CD=2EF.
又因为AB∥CD,CD=2AB,
所以EFAB,即四边形ABEF是平行四边形.
所以BE∥AF.…(5分)
又AF⊂平面PAD,BE⊄平面PAD,
所以BE∥平面PAD.…(8分)
(2)因为AB⊥平面PAD,PA,AD⊂平面PAD,
所以Ab⊥AD,AB⊥PA…(10分)
因为AD⊥AB,AD⊥PB,AB∩PB=B,
所以AD⊥平面PAB.…(12分)
又PA⊂平面PAB,
所以AD⊥PA,
因为AB∩AD=A,
所以PA⊥面ABCD.…(14分)
解析
证明:(1)取PD中点F,连接EF,AF.
因为E是PC的中点,F是PD的中点,
所以EF∥CD,且CD=2EF.
又因为AB∥CD,CD=2AB,
所以EFAB,即四边形ABEF是平行四边形.
所以BE∥AF.…(5分)
又AF⊂平面PAD,BE⊄平面PAD,
所以BE∥平面PAD.…(8分)
(2)因为AB⊥平面PAD,PA,AD⊂平面PAD,
所以Ab⊥AD,AB⊥PA…(10分)
因为AD⊥AB,AD⊥PB,AB∩PB=B,
所以AD⊥平面PAB.…(12分)
又PA⊂平面PAB,
所以AD⊥PA,
因为AB∩AD=A,
所以PA⊥面ABCD.…(14分)
如图1,直角梯形ABCD中,AD∥BC,∠ABC=90°,AD=AB=
BC,E是底边BC上的一点,且EC=3BE.现将△CDE沿DE折起到△C1DE的位置,得到如图2所示的四棱锥C1-ABED,且C1A=AB.
(1)求证:C1A⊥平面ABED;
(2)若M是棱C1E的中点,求直线BM与平面C1DE所成角的正弦值.
正确答案
解:(1)设AD=AB=
=1,则C1A=1,C1D=
,
∴,
∴C1A⊥AD,…(2分)
又∵BE=,C1E=
∴AE2=AB2+BE2=
∴
∴C1A⊥AE …(4分)
又AD∩AE=E
∴C1A⊥平面ABED; …(5分)
(2)由(1)知:C1A⊥平面ABED;且AB⊥AD,分别以AB,AD,AC1为x,y,z轴的正半轴建立空间直角坐标系,如图,…(6分)
则B(1,0,0),C1(0,0,1),E(1,,0),D(0,1,0),
∵M是C1E的中点,
∴M(),
∴=(
),…(8分)
设平面C1DE的法向量为=(x,y,z),
,
=(0,1,-1),
由 即
,令y=2,得
=(1,2,2)…(10分)
设直线BM与平面C1DE所成角为θ,则sinθ=||=
∴直线BM与平面C1DE所成角的正弦值为.…(12分)
解析
解:(1)设AD=AB=
=1,则C1A=1,C1D=
,
∴,
∴C1A⊥AD,…(2分)
又∵BE=,C1E=
∴AE2=AB2+BE2=
∴
∴C1A⊥AE …(4分)
又AD∩AE=E
∴C1A⊥平面ABED; …(5分)
(2)由(1)知:C1A⊥平面ABED;且AB⊥AD,分别以AB,AD,AC1为x,y,z轴的正半轴建立空间直角坐标系,如图,…(6分)
则B(1,0,0),C1(0,0,1),E(1,,0),D(0,1,0),
∵M是C1E的中点,
∴M(),
∴=(
),…(8分)
设平面C1DE的法向量为=(x,y,z),
,
=(0,1,-1),
由 即
,令y=2,得
=(1,2,2)…(10分)
设直线BM与平面C1DE所成角为θ,则sinθ=||=
∴直线BM与平面C1DE所成角的正弦值为.…(12分)
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