- 直线与平面垂直的判定及其性质
- 共458题
如图,在正方体ABCD-A1B1C1D1,E、F分别是BB1、CD的中点.
(1)求证:AE⊥D1F;
(2)求证:AE⊥平面A1D1F.
正确答案
解:(1)取AB中点G,连结A1G、FG
∵FG是正方形ABCD的对边中点的连线,∴FGAD
∵A1D1AD,∴FG
A1D1,可得四边形GFD1A1是平行四边形,
所以A1G∥D1F.
设A1G与AE相交于点H,∠AHA1是AE与D1F所成的角.
∵正方形ABA1B1中,G、E分别是AB、BB1的中点,
∴Rt△A1AG≌Rt△ABE,得∠GA1A=∠BAE=90°-∠A1AE
∴∠GA1A+∠A1AE=90°,得∠AHA1=90°即AE⊥A1G,
结合A1G∥D1F,得AE⊥D1F;
(2)∵正方体ABCD-A1B1C1D1中,
A1D1⊥平面ABB1A1,且AE⊂平面ABB1A1,
∴A1D1⊥AE,
又∵AE⊥D1F,A1D1∩D1F1=D1,
∴AE⊥平面A1D1F.
解析
解:(1)取AB中点G,连结A1G、FG
∵FG是正方形ABCD的对边中点的连线,∴FGAD
∵A1D1AD,∴FG
A1D1,可得四边形GFD1A1是平行四边形,
所以A1G∥D1F.
设A1G与AE相交于点H,∠AHA1是AE与D1F所成的角.
∵正方形ABA1B1中,G、E分别是AB、BB1的中点,
∴Rt△A1AG≌Rt△ABE,得∠GA1A=∠BAE=90°-∠A1AE
∴∠GA1A+∠A1AE=90°,得∠AHA1=90°即AE⊥A1G,
结合A1G∥D1F,得AE⊥D1F;
(2)∵正方体ABCD-A1B1C1D1中,
A1D1⊥平面ABB1A1,且AE⊂平面ABB1A1,
∴A1D1⊥AE,
又∵AE⊥D1F,A1D1∩D1F1=D1,
∴AE⊥平面A1D1F.
如图,在正四棱锥S-ABCD中,E是BC的中点,P点在侧面△SCD内及其边界上运动,并且总是保持PE⊥AC.则动点P的轨迹与△SCD组成的相关图形是( )
正确答案
解析
解:取CD中点F,AC⊥EF,又∵SB在面ABCD内的射影为BD且AC⊥BD,
∴AC⊥SB,取SC中点Q,∴EQ∥SB
∴AC⊥EQ,又AC⊥EF,
∴AC⊥面EQF,
因此点P在FQ上移动时总有AC⊥EP.
故选A.
如图,在三棱锥V-ABC中,VC⊥底面ABC,AC⊥BC,D为AB的中点,且AC=BC=VC=a.
(Ⅰ)求证:AB⊥平面VCD;
(Ⅱ)求点C到平面VAB的距离.
正确答案
解:(Ⅰ)证明:∵AC=BC=a
∴△ACB是等腰三角形,
又∵D是AB的中点,∴CD⊥AB,
∵VC⊥底面ABC,∴VC⊥AB,
又∵CD∩VC=C
∴AB⊥平面VCD.
(Ⅱ)设点C到平面VAB的距离为h,据VV-ABC=VC-VAB
即,得h=
,
所以点C到平面VAB的距离为.
解析
解:(Ⅰ)证明:∵AC=BC=a
∴△ACB是等腰三角形,
又∵D是AB的中点,∴CD⊥AB,
∵VC⊥底面ABC,∴VC⊥AB,
又∵CD∩VC=C
∴AB⊥平面VCD.
(Ⅱ)设点C到平面VAB的距离为h,据VV-ABC=VC-VAB
即,得h=
,
所以点C到平面VAB的距离为.
如图所示,在直三棱柱ABC-A1B1C1中,AB=BB1,AC1⊥平面A1BD,D为AC的中点.
(1)求证:B1C1⊥平面ABB1A1;
(2)在CC1上是否存在一点E,使得∠BA1E=45°,若存在,试确定E的位置,并判断平面A1BD与平面BDE是否垂直?若不存在,请说明理由.
正确答案
解:(1)直三棱柱ABC-A1B1C1中,∵AB=B1B,∴四边形ABB1A1为正方形,∴A1B⊥AB1,
又∵AC1⊥面A1BD,∴AC1⊥A1B,∴A1B⊥面AB1C1,∴A1B⊥B1C1.
又在直棱柱ABC-A1B1C1中,BB1⊥B1C1,∴B1C1⊥平面ABB1A1 .
(2)证明:设AB=BB1=a,CE=x.由AC1⊥平面A1BD可得AC1⊥BD,且AC1⊥A1D,
再由直三棱柱的性质可得 CC1⊥BD,故BD⊥平面ACC1A1,故BD⊥AC.
∵D为AC的中点,故△BAC为等腰三角形,∴A1B=A1C1=a.
又∵B1C1⊥平面ABB1A1 ,B1C1⊥A1B1,∴B1C1=a,BE=,
A1E==
,在△A1BE中,由余弦定理得BE2=A1B2+A1E2-2A1B•A1E•cos45°,
即a2+x2=2a2+3a2+x2-2ax-2 •
a•
,
∴=2a-x,解得x=
a,即E是C1C的中点.
∵D.E分别为AC.C1C的中点,∴DE∥AC1,
∵AC1⊥平面A1BD,∴DE⊥平面A1BD,又∵DE⊂平面BDE,∴平面ABD⊥平面BDE.
解析
解:(1)直三棱柱ABC-A1B1C1中,∵AB=B1B,∴四边形ABB1A1为正方形,∴A1B⊥AB1,
又∵AC1⊥面A1BD,∴AC1⊥A1B,∴A1B⊥面AB1C1,∴A1B⊥B1C1.
又在直棱柱ABC-A1B1C1中,BB1⊥B1C1,∴B1C1⊥平面ABB1A1 .
(2)证明:设AB=BB1=a,CE=x.由AC1⊥平面A1BD可得AC1⊥BD,且AC1⊥A1D,
再由直三棱柱的性质可得 CC1⊥BD,故BD⊥平面ACC1A1,故BD⊥AC.
∵D为AC的中点,故△BAC为等腰三角形,∴A1B=A1C1=a.
又∵B1C1⊥平面ABB1A1 ,B1C1⊥A1B1,∴B1C1=a,BE=,
A1E==
,在△A1BE中,由余弦定理得BE2=A1B2+A1E2-2A1B•A1E•cos45°,
即a2+x2=2a2+3a2+x2-2ax-2 •
a•
,
∴=2a-x,解得x=
a,即E是C1C的中点.
∵D.E分别为AC.C1C的中点,∴DE∥AC1,
∵AC1⊥平面A1BD,∴DE⊥平面A1BD,又∵DE⊂平面BDE,∴平面ABD⊥平面BDE.
如图,已知△ABC为直角三角形,其中∠ACB=90°,M为AB中点,PM垂直于△ABC所在平面,那么( )
正确答案
解析
解:∵M是Rt△ABC斜边AB的中点,
∴MA=MB=MC.
又∵PM⊥平面ABC,
∴MA、MB、MC分别是PA、PB、PC在平面ABC上的射影,
∴PA=PB=PC.
应选C.
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