- 直线与平面垂直的判定及其性质
- 共458题
如图,PO⊥ABCD,点O在AB上,EA∥PO,四边形ABCD为直角梯形,BC⊥AB,BC=CD=BO=PO,EA=AO=
CD
(1)求证:BC⊥平面ABPE;
(2)直线PE上是否存在点M,使DM∥平面PBC,若存在,求出点M;若不存在,说明理由.
正确答案
(1)证明:连接DO,BO∥CD且BO=CD,又BC⊥AB,则四边形BODC是矩形,
因为PO⊥平面ABCD,BC⊂平面ABCD,∴PO⊥BC,∵PO∩AB=0,
∴BC⊥平面ABPE.
(2)解:存在满足条件的点M.由(1)可知,
OD、OB、OP两两垂直,分别以OD、OB、OP为x、y、z轴建立空间直角坐标系.
设AO=1,则B(0,2,0),C(2,2,0),D(2,0,0),E(0,-1,1),P(0,0,2),
则,
,
.
,向量
是平面PBC的一个法向量,
若在线段PE上存在一点M,使DM∥平面PBC,
设,则
,
由,
得λ-(2-λ)=0,
∴λ=1,即M点与线段PE的端点E重合.
解析
(1)证明:连接DO,BO∥CD且BO=CD,又BC⊥AB,则四边形BODC是矩形,
因为PO⊥平面ABCD,BC⊂平面ABCD,∴PO⊥BC,∵PO∩AB=0,
∴BC⊥平面ABPE.
(2)解:存在满足条件的点M.由(1)可知,
OD、OB、OP两两垂直,分别以OD、OB、OP为x、y、z轴建立空间直角坐标系.
设AO=1,则B(0,2,0),C(2,2,0),D(2,0,0),E(0,-1,1),P(0,0,2),
则,
,
.
,向量
是平面PBC的一个法向量,
若在线段PE上存在一点M,使DM∥平面PBC,
设,则
,
由,
得λ-(2-λ)=0,
∴λ=1,即M点与线段PE的端点E重合.
如图,在三棱锥V-ABC中,
,VC=1,VA=VB=AC=BC=2.
(1)求证:AB⊥VC;
(2)求VV-ABC.
正确答案
(1)证明:取AB的中点D,连VD,CD(1分)
∵VA=VB,AC=BC,∴VD⊥AB,CD⊥AB(3分)
∵VD∩CD=D
∴AB⊥平面CDV(5分)
∵VC⊂平面CDV
∴AB⊥VC(7分)
(2)解:∵,
∴(9分)
∵VC=1,∴(10分)
∵AB⊥平面CDV
∴VV-ABC=VA-VCD+VB-VCD(11分)=(13分)
=(14分)
解析
(1)证明:取AB的中点D,连VD,CD(1分)
∵VA=VB,AC=BC,∴VD⊥AB,CD⊥AB(3分)
∵VD∩CD=D
∴AB⊥平面CDV(5分)
∵VC⊂平面CDV
∴AB⊥VC(7分)
(2)解:∵,
∴(9分)
∵VC=1,∴(10分)
∵AB⊥平面CDV
∴VV-ABC=VA-VCD+VB-VCD(11分)=(13分)
=(14分)
如图(1),在等腰梯形CDEF中,CB、DA是梯形的高,AE=BF=2,,现将梯形沿CB、DA折起,使EF∥AB且EF=2AB,得一简单组合体ABCDEF如图(2)示,已知M,N,P分别为AF,BD,EF的中点.
(1)求证:MN∥平面BCF;
(2)求证:AP⊥平面DAE;
(3)若AD=2,求四棱锥F-ABCD的体积.
正确答案
解:(1)证明:连结AC,∵四边形ABCD是矩形,N为BD中点,
∴N为AC中点,----------------------------------------------(1分)
在△ACF中,M为AF中点,故MN∥CF--------------------------(3分)
∵CF⊂平面BCF,MN⊄平面BCF,∴MN∥平面BCF;---(4分)
(2)依题意知DA⊥AB,DA⊥AE 且AB∩AE=A∴AD⊥平面ABFE
∵AP⊂平面ABFE,∴AP⊥AD,------------------(5分)
∵P为EF中点,∴结合AB∥EF,知四边形ABFP是平行四边形
∴AP∥BF,AP=BF=2------------------------------------(7分)
而,∴AP2+AE2=PE2∴∠EAP=90°,即AP⊥AE-----(8分)
又AD∩AE=A∴AP⊥平面ADE,----------------------------------(9分)
(3)∵三棱锥F-CBD与F-ABD等底等高,∴VF-BCD=VF-ABD,-----------(10分)
∴VF-ABCD=2VF-ABD=2VD-ABF,-----------------------------------------------(11分)
由(2)知△PAE为等腰直角三角形,∴∠APE=45°,从而∠FBA=∠APF=135°------(12分)
故
∴
∴--------------------------------------------------(14分)
解析
解:(1)证明:连结AC,∵四边形ABCD是矩形,N为BD中点,
∴N为AC中点,----------------------------------------------(1分)
在△ACF中,M为AF中点,故MN∥CF--------------------------(3分)
∵CF⊂平面BCF,MN⊄平面BCF,∴MN∥平面BCF;---(4分)
(2)依题意知DA⊥AB,DA⊥AE 且AB∩AE=A∴AD⊥平面ABFE
∵AP⊂平面ABFE,∴AP⊥AD,------------------(5分)
∵P为EF中点,∴结合AB∥EF,知四边形ABFP是平行四边形
∴AP∥BF,AP=BF=2------------------------------------(7分)
而,∴AP2+AE2=PE2∴∠EAP=90°,即AP⊥AE-----(8分)
又AD∩AE=A∴AP⊥平面ADE,----------------------------------(9分)
(3)∵三棱锥F-CBD与F-ABD等底等高,∴VF-BCD=VF-ABD,-----------(10分)
∴VF-ABCD=2VF-ABD=2VD-ABF,-----------------------------------------------(11分)
由(2)知△PAE为等腰直角三角形,∴∠APE=45°,从而∠FBA=∠APF=135°------(12分)
故
∴
∴--------------------------------------------------(14分)
已知A,B,C,D在同一球面上,AB⊥平面BCD,BC⊥CD,若,则B,C两点间的球面距离是( )
正确答案
解析
解:∵AB⊥平面BCD,BC⊥CD,取AD的中点为O
∴OA=OB=OC=OD,即O为球心
∵
∴BC=4
则OB=OC=BC=4,
所以∠BOC=60°,半径为4
∴d==
=
,
故选A
如图,在多面体ABCDEF中,四边形ABCD是矩形,在四边形ABFE中,AB∥EF,∠EAB=90°,AB=4,AD=AE=EF=2,平面ABFE⊥平面ABCD.
(1)求证:AF⊥平面BCF;
(2)求多面体ABCDEF的体积.
正确答案
解:(1)∵平面ABFE⊥平面ABCD,平面ABFE∩平面ABCD=AB,CB⊥AB,
∴CB⊥平面ABFE,结合AF⊆平面ABFE,
∴AF⊥CB
在直角梯形ABFE中,AB∥EF,∠EAB=90°AE=EF=2
∴AF=⇒∠FAB=45°
△ABF中,AB=4,根据余弦定理得:
BF=
∴BF2+AF2=AB2⇒AF⊥FB.
∵CB∩FB=B,
∴AF⊥平面BCF.…(6分)
(2)分别取CD、AB中点G、H,连接GH、GF和FH
由(1)的证明知三棱柱DAE-GHF是直三棱柱三棱柱DAE-GHF
∴V三棱柱DAE-GHF=S△AED•EF=AD•AE•EF=4
又∵平面ABFE⊥平面ABCD,平面ABFE∩平面ABCD=AB,
等腰Rt△AFB中,中线FH⊥AB,
∴FH⊥平面ABCD,FH是四棱锥F-BCGH的高线
∴V四棱锥F-BCGH=S矩形BCGH•FH=
•GC•GH•FH=
所以多面体ABCDEF的体积V=V三棱柱DAE-GHF+V四棱锥F-BCGH=…(12分)
解析
解:(1)∵平面ABFE⊥平面ABCD,平面ABFE∩平面ABCD=AB,CB⊥AB,
∴CB⊥平面ABFE,结合AF⊆平面ABFE,
∴AF⊥CB
在直角梯形ABFE中,AB∥EF,∠EAB=90°AE=EF=2
∴AF=⇒∠FAB=45°
△ABF中,AB=4,根据余弦定理得:
BF=
∴BF2+AF2=AB2⇒AF⊥FB.
∵CB∩FB=B,
∴AF⊥平面BCF.…(6分)
(2)分别取CD、AB中点G、H,连接GH、GF和FH
由(1)的证明知三棱柱DAE-GHF是直三棱柱三棱柱DAE-GHF
∴V三棱柱DAE-GHF=S△AED•EF=AD•AE•EF=4
又∵平面ABFE⊥平面ABCD,平面ABFE∩平面ABCD=AB,
等腰Rt△AFB中,中线FH⊥AB,
∴FH⊥平面ABCD,FH是四棱锥F-BCGH的高线
∴V四棱锥F-BCGH=S矩形BCGH•FH=
•GC•GH•FH=
所以多面体ABCDEF的体积V=V三棱柱DAE-GHF+V四棱锥F-BCGH=…(12分)
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