- 直线与平面垂直的判定及其性质
- 共458题
已知正三棱柱ABC-A1B1C1中,AB=2,,点D为AC的中点,点E在线段AA1上
(I)当AE:EA1=1:2时,求证DE⊥BC1;
(Ⅱ)是否存在点E,使三棱锥C1-BDE的体积恰为三棱柱ABC-A1B1C1体积的,若存在,求AE的长,若不存在,请说明理由.
正确答案
解:(Ⅰ)证明:因为正三棱柱ABC-A1B1C1,所以三角形△ABC是正三角形,
又因为D是AC的中点,所以BD⊥AC,又平面ABC⊥平面CAA1C1,所以BD⊥DE,
因为AE:EA1=1:2,AB=2,,所以AE=
,AD=1,
所以在Rt△ADE中,∠ADE=30°,
在Rt△DCC1中∠C1DC=60°,
所以∠EDC1=90°即:DE⊥BC1.
(Ⅱ)设AE=h,则A1E=,
∴=
=
=,
∵BD⊥平面ACC1A1,
又,
∴
解得:h=,
故存在点E,E为A1时,三棱锥C1-BDE的体积恰为三棱柱ABC-A1B1C1体积的,
解析
解:(Ⅰ)证明:因为正三棱柱ABC-A1B1C1,所以三角形△ABC是正三角形,
又因为D是AC的中点,所以BD⊥AC,又平面ABC⊥平面CAA1C1,所以BD⊥DE,
因为AE:EA1=1:2,AB=2,,所以AE=
,AD=1,
所以在Rt△ADE中,∠ADE=30°,
在Rt△DCC1中∠C1DC=60°,
所以∠EDC1=90°即:DE⊥BC1.
(Ⅱ)设AE=h,则A1E=,
∴=
=
=,
∵BD⊥平面ACC1A1,
又,
∴
解得:h=,
故存在点E,E为A1时,三棱锥C1-BDE的体积恰为三棱柱ABC-A1B1C1体积的,
在直三棱柱ABC-A1B1C1中,BC=CC1,AB⊥BC.点M,N分别是CC1,B1C的中点,G是棱AB上的动点.
(Ⅰ)求证:B1C⊥平面BNG;
(Ⅱ)若CG∥平面AB1M,试确定G点的位置,并给出证明.
正确答案
解:(I):∵在直三棱柱ABC-A1B1C1中,BC=CC1=BB1,点N是B1C的中点,
∴BN⊥B1C…(1分)
∵AB⊥BC,AB⊥BB1,BB1∩BC=B
∴AB⊥平面B1BCC1…(3分)
∵B1C⊂平面B1BCC1
∴B1C⊥AB,即B1C⊥GB…(5分)
又∵BN∩BG=B,BN、BG⊂平面BNG
∴B1C⊥平面BNG…(6分)
(II)当G是棱AB的中点时,CG∥平面AB1M.…(7分)
证明如下:
连接AB1,取AB1的中点H,连接HG、HM、GC,
则HG为△AB1B的中位线
∴GH∥BB1,GH=BB1…(8分)
∵由已知条件,B1BCC1为正方形
∴CC1∥BB1,CC1=BB1
∵M为CC1的中点,
∴…(11分)
∴MC∥GH,且MC=GH
∴四边形HGCM为平行四边形
∴GC∥HM…(12分)
又∵GC⊈平面AB1M,HM⊂平面AB1M,
∴CG∥平面AB1M…(14分)
解析
解:(I):∵在直三棱柱ABC-A1B1C1中,BC=CC1=BB1,点N是B1C的中点,
∴BN⊥B1C…(1分)
∵AB⊥BC,AB⊥BB1,BB1∩BC=B
∴AB⊥平面B1BCC1…(3分)
∵B1C⊂平面B1BCC1
∴B1C⊥AB,即B1C⊥GB…(5分)
又∵BN∩BG=B,BN、BG⊂平面BNG
∴B1C⊥平面BNG…(6分)
(II)当G是棱AB的中点时,CG∥平面AB1M.…(7分)
证明如下:
连接AB1,取AB1的中点H,连接HG、HM、GC,
则HG为△AB1B的中位线
∴GH∥BB1,GH=BB1…(8分)
∵由已知条件,B1BCC1为正方形
∴CC1∥BB1,CC1=BB1
∵M为CC1的中点,
∴…(11分)
∴MC∥GH,且MC=GH
∴四边形HGCM为平行四边形
∴GC∥HM…(12分)
又∵GC⊈平面AB1M,HM⊂平面AB1M,
∴CG∥平面AB1M…(14分)
已知在矩形ABCD中,AB=2
,BC=a,PA⊥面ABCD,若在BC上存在点Q满足PQ⊥DQ,则a的最小值是( )
正确答案
解析
解:假设在BC边上存在点Q,使得PQ⊥QD,
因为PA⊥平面ABCD,所以PA⊥QD,又由于PQ⊥QD,
所以QD⊥平面APQ,则QD⊥AQ,即∠AQD=90°,
易得△ABQ∽△QCD,设BQ=x,所以有x(a-x)=8
即:x2-ax+8=0
所以当△=a2-32≥0时,上方程有解,
因此,当a≥4时,存在符合条件的点Q,
所以a的最小值是4.
故选:D.
如图,在四棱锥P-ABCD中,若PD=4,DC=DB=3,PB=PC=5,AD⊥DB
(1)求证:AD⊥PB;
(2)点E,F,G分别是AB,AP,PC的中点,过E,F,G的平面交BC于H,求线段GH的长.
正确答案
证明:(1)在四棱锥P-ABCD中,若PD=4,DC=DB=3,PB=PC=5,
∵PD2=PD2+BD2,PC2=PD2+CD2,
∴根据勾股定理得出:△PDC,△PDB中都是直角三角形
∴PD⊥BD,PD⊥CD,
∵DB∩CD=D,
∴PD⊥面ABCD,
∵AD⊂面ABCD,
∴AD⊥PD,
∵AD⊥DB,PD∩DB=D,
∴AD⊥面PBD,
∵PB⊂面PBD,
∴AD⊥BP
(2)∵点E,F,G分别是AB,AP,PC的中点,
∴△PBA中FE∥PB,
∵EF⊂面EFGH,PB⊄面EFGH,
∴PB∥面EFGH,
∵PB⊂面PBC,GH⊂面EFGH,面PBC∩面EFGH=GH,
∴PB∥GH,
∵G是PC的中点,
∴GH为△PBC的中位线,
∵PB=5,
∴GH=.
解析
证明:(1)在四棱锥P-ABCD中,若PD=4,DC=DB=3,PB=PC=5,
∵PD2=PD2+BD2,PC2=PD2+CD2,
∴根据勾股定理得出:△PDC,△PDB中都是直角三角形
∴PD⊥BD,PD⊥CD,
∵DB∩CD=D,
∴PD⊥面ABCD,
∵AD⊂面ABCD,
∴AD⊥PD,
∵AD⊥DB,PD∩DB=D,
∴AD⊥面PBD,
∵PB⊂面PBD,
∴AD⊥BP
(2)∵点E,F,G分别是AB,AP,PC的中点,
∴△PBA中FE∥PB,
∵EF⊂面EFGH,PB⊄面EFGH,
∴PB∥面EFGH,
∵PB⊂面PBC,GH⊂面EFGH,面PBC∩面EFGH=GH,
∴PB∥GH,
∵G是PC的中点,
∴GH为△PBC的中位线,
∵PB=5,
∴GH=.
如图,正方形ABCD和四边形ACEF所在的平面互相垂直.EF∥AC,AB=
,CE=EF=1.
(Ⅰ)求证:AF∥平面BDE;
(Ⅱ)求证:CF⊥平面BDE.
正确答案
证明:(Ⅰ)设AC于BD交于点G.
因为EF∥AG,且EF=1,AG=AC=1,
所以四边形AGEF为平行四边形,
所以AF∥EG,
因为EG⊂平面BDE,AF⊄平面BDE,
所以AF∥平面BDE.
(Ⅱ)连接FG.因为EF∥CG,EF=CG=1,
且CE=1,所以平行四边形CEFG为菱形.所以CF⊥EG.
因为四边形ABCD为正方形,所以BD⊥AC.
又因为平面ACEF⊥平面ABCD,且平面ACEF∩平面ABCD=AC,
所以BD⊥平面ACEF.
所以CF⊥BD.又BD∩EG=G,
所以CF⊥平面BDE.
解析
证明:(Ⅰ)设AC于BD交于点G.
因为EF∥AG,且EF=1,AG=AC=1,
所以四边形AGEF为平行四边形,
所以AF∥EG,
因为EG⊂平面BDE,AF⊄平面BDE,
所以AF∥平面BDE.
(Ⅱ)连接FG.因为EF∥CG,EF=CG=1,
且CE=1,所以平行四边形CEFG为菱形.所以CF⊥EG.
因为四边形ABCD为正方形,所以BD⊥AC.
又因为平面ACEF⊥平面ABCD,且平面ACEF∩平面ABCD=AC,
所以BD⊥平面ACEF.
所以CF⊥BD.又BD∩EG=G,
所以CF⊥平面BDE.
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