- 直线与平面垂直的判定及其性质
- 共458题
如图,在三棱柱ABC-A1B1C1中,CC1⊥底面ABC,底面是边长为2的正三角形,M、N、G分别是棱长CC1、AB、BC的中点.
(1)求证:CN∥平面AMB1;
(2)若CC1=2,求证:B1M⊥平面AMG.
正确答案
解:(1)证明:连A1B,与AB1相交于P,则点P为A1B的中点,连MP,PN则PNBB1=MC,又CC1⊥底面ABC,
∴四边形MCNP为矩形,
∴CN∥MP,MP⊂平面AMB1,CN⊄平面AMB1,
∴CN∥平面AMB1;
(2)∵CC1⊥底面ABC,CC1⊂平面BCC1B1,
∴底面ABC⊥平面BCC1B1,
又∵底面ABC是边长为2的正三角形,G是BC的中点,
∴AG⊥BC,底面ABC∩平面BCC1B1=BC,
∴AG⊥平面BCC1B1,B1M⊂平面BCC1B1,
∴AG⊥B1M①.
∵CC1=2,△ABC是边长为2的正三角形,在△AMB1中,|B1M|=|AM|=
=
,
|AB1|==
=2
,
∴=
+|AM|2,
∴AM⊥B1M②而AM∩AG=A,
∴B1M⊥平面AMG.
解析
解:(1)证明:连A1B,与AB1相交于P,则点P为A1B的中点,连MP,PN则PNBB1=MC,又CC1⊥底面ABC,
∴四边形MCNP为矩形,
∴CN∥MP,MP⊂平面AMB1,CN⊄平面AMB1,
∴CN∥平面AMB1;
(2)∵CC1⊥底面ABC,CC1⊂平面BCC1B1,
∴底面ABC⊥平面BCC1B1,
又∵底面ABC是边长为2的正三角形,G是BC的中点,
∴AG⊥BC,底面ABC∩平面BCC1B1=BC,
∴AG⊥平面BCC1B1,B1M⊂平面BCC1B1,
∴AG⊥B1M①.
∵CC1=2,△ABC是边长为2的正三角形,在△AMB1中,|B1M|=|AM|=
=
,
|AB1|==
=2
,
∴=
+|AM|2,
∴AM⊥B1M②而AM∩AG=A,
∴B1M⊥平面AMG.
如图,四面体ABCD中,AD⊥平面BCD,E、F分别为AD、AC的中点,BC⊥CD.
求证:(1)EF∥平面BCD;
(2)BC⊥平面ACD.
正确答案
证明:(1)∵AE=ED,AF=FC
∴EF∥DC,而EF⊄平面BCD,DC⊂平面BCD
∴EF∥平面BCD
(2)∵AD⊥平面BCD,BC⊂平面BCD
∴BC⊥AD而BC⊥CD,AD∩CD=D
∴BC⊥平面ACD
解析
证明:(1)∵AE=ED,AF=FC
∴EF∥DC,而EF⊄平面BCD,DC⊂平面BCD
∴EF∥平面BCD
(2)∵AD⊥平面BCD,BC⊂平面BCD
∴BC⊥AD而BC⊥CD,AD∩CD=D
∴BC⊥平面ACD
如图,多面体ABCDS中,面ABCD为矩形,SD⊥AD,且SD⊥AB,AD=1,AB=2,SD=
.
(1)求证:CD⊥平面ADS;
(2)求AD与SB所成角的余弦值;
(3)求二面角A-SB-D的余弦值.
正确答案
(I)证明:∵ABCD是矩形,∴CD⊥AD(1分)
又SD⊥AB,AB∥CD,则CD⊥SD(2分)
AD⊥SD(3分)
∴CD⊥平面ADS(4分)
(II)解:矩形ABCD,∴AD∥BC,即BC=1,
∴要求AD与SB所成的角,即求BC与SB所成的角(5分)
在△SBC中,由(1)知,SD⊥面ABCD.
∴Rt△SDC中,
∴CD是CS在面ABCD内的射影,且BC⊥CD,
∴SC⊥BC(6分)
tan∠SBC=
cos∠SBC=(8分)
从而SB与AD的成的角的余弦为.
(III)∵△SAD中SD⊥AD,且SD⊥AB
∴SD⊥面ABCD.
∴平面SDB⊥平面ABCD,BD为面SDB与面ABCD的交线.
∴过A作AE⊥DB于E∴AE⊥平面SDB
又过A作AF⊥SB于F,连接EF,
从而得:EF⊥SB
∴∠AFB为二面角A-SB-D的平面角(10分)
在矩形ABCD中,对角线∵
BD=∴在△ABD中,AE=
由(2)知在Rt△SBC,.
而Rt△SAD中,SA=2,且AB=2,∴SB2=SA2+AB2,
∴△SAB为等腰直角三角形且∠SAB为直角,
∴
∴
所以所求的二面角的余弦为(12分)
解析
(I)证明:∵ABCD是矩形,∴CD⊥AD(1分)
又SD⊥AB,AB∥CD,则CD⊥SD(2分)
AD⊥SD(3分)
∴CD⊥平面ADS(4分)
(II)解:矩形ABCD,∴AD∥BC,即BC=1,
∴要求AD与SB所成的角,即求BC与SB所成的角(5分)
在△SBC中,由(1)知,SD⊥面ABCD.
∴Rt△SDC中,
∴CD是CS在面ABCD内的射影,且BC⊥CD,
∴SC⊥BC(6分)
tan∠SBC=
cos∠SBC=(8分)
从而SB与AD的成的角的余弦为.
(III)∵△SAD中SD⊥AD,且SD⊥AB
∴SD⊥面ABCD.
∴平面SDB⊥平面ABCD,BD为面SDB与面ABCD的交线.
∴过A作AE⊥DB于E∴AE⊥平面SDB
又过A作AF⊥SB于F,连接EF,
从而得:EF⊥SB
∴∠AFB为二面角A-SB-D的平面角(10分)
在矩形ABCD中,对角线∵
BD=∴在△ABD中,AE=
由(2)知在Rt△SBC,.
而Rt△SAD中,SA=2,且AB=2,∴SB2=SA2+AB2,
∴△SAB为等腰直角三角形且∠SAB为直角,
∴
∴
所以所求的二面角的余弦为(12分)
如图,已知四边形ABCD为直角梯形,∠ABC=90°,AD∥BC,AD=2,AB=BC=1,沿AC将△ABC折起,使点B到点P的位置,且平面PAC⊥平面ACD.
(Ⅰ)证明:DC⊥平面APC;
(Ⅱ)求棱锥A-PBC的高.
正确答案
解:(Ⅰ)证明:∵∠ABC=90°,AB=BC=1,∴AC=.
又∵四边形ABCD为直角梯形,AD=2,AB=BC=1,∴CD=,
∵AC2+CD2=AD2,∴∠ACD=90°.
∵平面PAC⊥平面ACD.
∴DC⊥平面APC.
(Ⅱ)解:过P作PH⊥AC于H,则PH⊥平面ABC,且H为AC的中点,连接BH,则PH=BH=,
所以BP═PC=1,∴△PBC是正三角形,S△PBC=,
设棱锥A-PBC的高为h,
∵VA-PBC=VP-ABC,,
即,
解得h=.
解析
解:(Ⅰ)证明:∵∠ABC=90°,AB=BC=1,∴AC=.
又∵四边形ABCD为直角梯形,AD=2,AB=BC=1,∴CD=,
∵AC2+CD2=AD2,∴∠ACD=90°.
∵平面PAC⊥平面ACD.
∴DC⊥平面APC.
(Ⅱ)解:过P作PH⊥AC于H,则PH⊥平面ABC,且H为AC的中点,连接BH,则PH=BH=,
所以BP═PC=1,∴△PBC是正三角形,S△PBC=,
设棱锥A-PBC的高为h,
∵VA-PBC=VP-ABC,,
即,
解得h=.
如图,在直三棱柱ABC-A1B1C1中,∠BCA=90°,AC=BC=AA1=2,E,F分别是CC1,A1B1的中点.
(Ⅰ)求证AE⊥平面BCF;
(Ⅱ)求二面角A-CF-B的平面角的余弦值.
正确答案
证明:(Ⅰ)建立以C1为坐标原点的空间坐标系如图,
∵AC=BC=AA1=2,E,F分别是CC1,A1B1的中点.
∴A(0,2,2),B(2,0,2),E(0,0,1),A1(0,2,0),F(1,1,0),B1(2,0,0),C(0,0,2)
则=(0,-2,-1),
=(-2,0,0),
=(1,1,-2),
则•
=0,
•
=-2+2=0,
则⊥
,
⊥
,
即AE⊥BC,AE⊥CF,
则AE⊥平面BCF;
(Ⅱ)∵AE⊥平面BCF,
∴=(0,-2,-1)是平面BCF的法向量,
设平面ACF的法向量为=(x,y,z),
则,
解得y=0,x-2z=0,
令z=1,则x=2,即=(2,0,1),
则cos<,
>=
=
=
,
则二面角A-CF-B的平面角的余弦值为cos<,
>=-
.
解析
证明:(Ⅰ)建立以C1为坐标原点的空间坐标系如图,
∵AC=BC=AA1=2,E,F分别是CC1,A1B1的中点.
∴A(0,2,2),B(2,0,2),E(0,0,1),A1(0,2,0),F(1,1,0),B1(2,0,0),C(0,0,2)
则=(0,-2,-1),
=(-2,0,0),
=(1,1,-2),
则•
=0,
•
=-2+2=0,
则⊥
,
⊥
,
即AE⊥BC,AE⊥CF,
则AE⊥平面BCF;
(Ⅱ)∵AE⊥平面BCF,
∴=(0,-2,-1)是平面BCF的法向量,
设平面ACF的法向量为=(x,y,z),
则,
解得y=0,x-2z=0,
令z=1,则x=2,即=(2,0,1),
则cos<,
>=
=
=
,
则二面角A-CF-B的平面角的余弦值为cos<,
>=-
.
扫码查看完整答案与解析