- 直线与平面垂直的判定及其性质
- 共458题
如图,已知Rt△ABC在平面α内,D是斜边AB的中点,DE⊥α,且DE=12cm,AC=8cm,BC=6cm,求EA、EB、EC的长.
正确答案
解:连接CD,
AB==10,
∴AD=DB=5,CD=AB=5
∵DE⊥α,
∴DE⊥AB,DE⊥CD,
∴AE=BE==
=13,
CD==13.
解析
解:连接CD,
AB==10,
∴AD=DB=5,CD=AB=5
∵DE⊥α,
∴DE⊥AB,DE⊥CD,
∴AE=BE==
=13,
CD==13.
将正方形ABCD沿对角线AC折成直二面角(如图),E,F分别是AD,BC的中点.
(Ⅰ)求证:AC⊥BD;
(Ⅱ)在AC上是否存在点G使DF∥平面BEG?若存在,求AG:GC;若不存在,说明理由.
正确答案
证明:(Ⅰ)取AC的中点O,连接OB,OD,则由题意得:OB⊥AC,OD⊥AC,OB∩OD=O,
则AC⊥平面OBD,又BD⊂平面OBD,∴AC⊥BD;
(Ⅱ)存在点G使DF∥平面BEG,AG:GC=1:2,理由如下:
当AG:GC=1:2时,取GC的中点O,连接OD,OF,
则易知AG=GO=OC,故由AG=GO,以及AE=ED可知:EG是△AOD的中位线,从而GE∥OD,
于是易知OD∥平面BEG,由CO=GO,
∵CF=BF,可知FG是△CBG的中位线,∴FG∥OF,易知OF∥平面BEG;
由于OD与OF相交于O,故平面ODF∥平面BEG.由DF⊂平面ODF可知,DF∥平面BEG.
由于平面ODF以及BE都是不变的,故能作出平面ODF∥平面BEG的点G是唯一的,
因此存在点G使DF∥平面BEG,此时AG:GC=1:2.
解析
证明:(Ⅰ)取AC的中点O,连接OB,OD,则由题意得:OB⊥AC,OD⊥AC,OB∩OD=O,
则AC⊥平面OBD,又BD⊂平面OBD,∴AC⊥BD;
(Ⅱ)存在点G使DF∥平面BEG,AG:GC=1:2,理由如下:
当AG:GC=1:2时,取GC的中点O,连接OD,OF,
则易知AG=GO=OC,故由AG=GO,以及AE=ED可知:EG是△AOD的中位线,从而GE∥OD,
于是易知OD∥平面BEG,由CO=GO,
∵CF=BF,可知FG是△CBG的中位线,∴FG∥OF,易知OF∥平面BEG;
由于OD与OF相交于O,故平面ODF∥平面BEG.由DF⊂平面ODF可知,DF∥平面BEG.
由于平面ODF以及BE都是不变的,故能作出平面ODF∥平面BEG的点G是唯一的,
因此存在点G使DF∥平面BEG,此时AG:GC=1:2.
已知正方形ABCD和矩形ACEF所在的平面互相垂直,
,AF=1,M是线段EF的中点.
(1)求证:AM∥平面BDE;
(2)求证:AM⊥平面BDF.
正确答案
解:建立如图的直角坐标系,则各点的坐标分别为:
O(0,0,0),A(0,1,0),B(-1,0,0),C(0,-1,0,),D(1,0,0,),
E(0,-1,1),F(0,1,1),M(0,0,1).
(1)∵
∴,即AM∥OE,
又∵AM⊄平面BDE,OE⊂平面BDE,
∴AM∥平面BDE;
(2)∵,
∴,
∴AM⊥BD,AM⊥DF,∴AM⊥平面BDF.
解析
解:建立如图的直角坐标系,则各点的坐标分别为:
O(0,0,0),A(0,1,0),B(-1,0,0),C(0,-1,0,),D(1,0,0,),
E(0,-1,1),F(0,1,1),M(0,0,1).
(1)∵
∴,即AM∥OE,
又∵AM⊄平面BDE,OE⊂平面BDE,
∴AM∥平面BDE;
(2)∵,
∴,
∴AM⊥BD,AM⊥DF,∴AM⊥平面BDF.
如图,已知矩形ABCD所在平面外一点P,PA⊥平面ABCD,E、F分别是AB、PC的中点.
(1)求证:EF∥平面PAD;
(2)求证:EF⊥CD;
(3)若∠PDA=45°,求证:EF⊥平面PCD.
正确答案
证明:(1)取PD中点Q,连AQ、QF,则AE∥QF
∴四边形AEFQ为平行四边形
∴EF∥AQ
又∵AQ在平面PAD内,EF不在平面PAD内
∴EF∥面PAD;
(2)∵CD⊥AD,CD⊥PA,PA∩AD=A,
PA在平面PAD内,AD在平面PAD内,
∴CD⊥面PAD,
又∵AQ在平面PAD,
∴CD⊥AQ;
∵EF∥AQ,
∴CD⊥EF;
(3)∵PA⊥平面ABCD,AD⊂平面ABCD,∴PA⊥AD.
又∠PDA=45°,∴△PAD为等腰直角三角形.
又Q是PD中点,∴AQ⊥PD,又AQ∥EF,∴EF⊥PD.
又ABCD为矩形,∴AB⊥AD.
又AB⊥PA,AD∩PA=A,∴AB⊥平面PAD.
∵AQ⊂平面PAD,
∴AB⊥AQ,又AB∥CD,AE∥MN,∴EF⊥CD.
又∵PD∩CD=D,∴EF⊥平面PCD.
解析
证明:(1)取PD中点Q,连AQ、QF,则AE∥QF
∴四边形AEFQ为平行四边形
∴EF∥AQ
又∵AQ在平面PAD内,EF不在平面PAD内
∴EF∥面PAD;
(2)∵CD⊥AD,CD⊥PA,PA∩AD=A,
PA在平面PAD内,AD在平面PAD内,
∴CD⊥面PAD,
又∵AQ在平面PAD,
∴CD⊥AQ;
∵EF∥AQ,
∴CD⊥EF;
(3)∵PA⊥平面ABCD,AD⊂平面ABCD,∴PA⊥AD.
又∠PDA=45°,∴△PAD为等腰直角三角形.
又Q是PD中点,∴AQ⊥PD,又AQ∥EF,∴EF⊥PD.
又ABCD为矩形,∴AB⊥AD.
又AB⊥PA,AD∩PA=A,∴AB⊥平面PAD.
∵AQ⊂平面PAD,
∴AB⊥AQ,又AB∥CD,AE∥MN,∴EF⊥CD.
又∵PD∩CD=D,∴EF⊥平面PCD.
已知三棱锥P-ABC中,PC⊥底面ABC,∠ABC=90°,AB=BC=2,二面角P-AB-C为450,D、F分别为AC、PC的中点,DE⊥AP于E.
(Ⅰ)求证:AP⊥平面BDE;
(Ⅱ)求直线EB与平面PAC所成的角.
正确答案
(Ⅰ)证明:∵PC⊥底面ABC,∴PC⊥BD,
又AB=BC,D为AC中点,∴BD⊥AC
∵PC∩AC=C
∴BD⊥平面ACP
∵AP⊂平面ACP,∴BD⊥AP,
又AP⊥DE,BD∩DE=D,
∴AP⊥平面BDE
(Ⅱ)解:由(Ⅰ)的证明知BD⊥平面ACP,
∴∠BED为直线EB与平面PAC所成的角.
∵AB⊥BC,BC为PB在平面ABC上的射影
∴PB⊥AB,∴∠PBC为二面角P-AB-C的平面角,∴∠PBC=45°
∵AB=BC=2,∴,∴BD=
∵DE⊥AP,∴
∴tan∠BED==
=
∴∠BED=60°
解析
(Ⅰ)证明:∵PC⊥底面ABC,∴PC⊥BD,
又AB=BC,D为AC中点,∴BD⊥AC
∵PC∩AC=C
∴BD⊥平面ACP
∵AP⊂平面ACP,∴BD⊥AP,
又AP⊥DE,BD∩DE=D,
∴AP⊥平面BDE
(Ⅱ)解:由(Ⅰ)的证明知BD⊥平面ACP,
∴∠BED为直线EB与平面PAC所成的角.
∵AB⊥BC,BC为PB在平面ABC上的射影
∴PB⊥AB,∴∠PBC为二面角P-AB-C的平面角,∴∠PBC=45°
∵AB=BC=2,∴,∴BD=
∵DE⊥AP,∴
∴tan∠BED==
=
∴∠BED=60°
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