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题型:简答题
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简答题

已知在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是矩形,且AD=2,AB=1,PA⊥平面ABCD,E、F分别是线段AB、BC的中点.

(1)证明:DF⊥平面PAF;

(2)在线段AP上取点G使AG=AP,求证:EG∥平面PFD.

正确答案

解:(1)在矩形ABCD中,由条件得AF=DF=

又AD=2,所以AF2+DF2=AD2

所以DF⊥AF.

因为PA⊥平面ABCD,DF⊂平面ABCD,

所以DF⊥平面ABCD,所以DF⊥AF,PA∩AF=A,

所以DF⊥平面PAF;

(2)在AD上取点H,使AH=AD,取AD的中点Q,

连接EH、GH、BQ,由EH是△ABQ的中位线,

知EH∥BQ.

而BQ∥DF,所以EH∥DF.

又EH不在平面PFD,DF⊂平面PFD,DF⊂平面PFD,

所以EH∥平面PFD.

由AG=AP,AH=AD,可知GH∥PD,

又GH不在平面PDF,PD⊂平面PDF,

所以GH∥平面PFD,又EH∥平面PDF,GH∩EH=H,

所以

平面EGH∥平面PFD,

所以EG∥平面PFD.

解析

解:(1)在矩形ABCD中,由条件得AF=DF=

又AD=2,所以AF2+DF2=AD2

所以DF⊥AF.

因为PA⊥平面ABCD,DF⊂平面ABCD,

所以DF⊥平面ABCD,所以DF⊥AF,PA∩AF=A,

所以DF⊥平面PAF;

(2)在AD上取点H,使AH=AD,取AD的中点Q,

连接EH、GH、BQ,由EH是△ABQ的中位线,

知EH∥BQ.

而BQ∥DF,所以EH∥DF.

又EH不在平面PFD,DF⊂平面PFD,DF⊂平面PFD,

所以EH∥平面PFD.

由AG=AP,AH=AD,可知GH∥PD,

又GH不在平面PDF,PD⊂平面PDF,

所以GH∥平面PFD,又EH∥平面PDF,GH∩EH=H,

所以

平面EGH∥平面PFD,

所以EG∥平面PFD.

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题型:简答题
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简答题

在四棱锥P-ABCD中,PA⊥面ABCD,底面ABCD为矩形,PA=AB,E、F分别为AD、PC的中点,

(1)求证:EF∥面PAB;

(2)求证:EF⊥面PBC.

正确答案

证明:(1)取PB中点G,连结AG,FG,

∵F、G分别为PC、PB的中点,

∴FG∥BC,且

又E为AD中点,AD与BC平行且相等,

∴AE∥BC,且

∴AE∥FG且AE=FG,

∴AEFG为平行四边形,…(4分)

∴EF∥AG,又AG⊂面PAB,EF⊄面PAB,

∴EF∥面PAB.…(6分)

(2)∵PA=AB,

∴AG⊥PB

又PA⊥面ABCD,∴PA⊥BC,而BC⊥AB,

∴BC⊥面PAB,∴BC⊥AG,

∴AG⊥面PBC,…(10分)

又EF∥AG,

∴EF⊥面PBC.…(12分)

解析

证明:(1)取PB中点G,连结AG,FG,

∵F、G分别为PC、PB的中点,

∴FG∥BC,且

又E为AD中点,AD与BC平行且相等,

∴AE∥BC,且

∴AE∥FG且AE=FG,

∴AEFG为平行四边形,…(4分)

∴EF∥AG,又AG⊂面PAB,EF⊄面PAB,

∴EF∥面PAB.…(6分)

(2)∵PA=AB,

∴AG⊥PB

又PA⊥面ABCD,∴PA⊥BC,而BC⊥AB,

∴BC⊥面PAB,∴BC⊥AG,

∴AG⊥面PBC,…(10分)

又EF∥AG,

∴EF⊥面PBC.…(12分)

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简答题

在正四棱柱ABCD-A1B1C1D1中,AA1=2AB,E为CC1的中点.

求证:(1)AC1∥平面BDE;(2)A1E⊥平面BDE.

正确答案

(1)证明:连接AC,设AC∩BD=O.由条件得ABCD为正方形,

所以O为AC中点.

∵E为CC1中点,

∴OE∥AC1

∵OE⊂平面BDE,AC1⊈平面BDE.

∴AC1∥平面BDE.

(2)连接B1E.设AB=a,则在△BB1E中,BE=B1E=a,BB1=2a.

∴BE2+B1E2=BB12

∴B1E⊥BE.

由正四棱柱得,A1B1⊥平面BB1C1C,

∴A1B1⊥BE.

∴BE⊥平面A1B1E.

∴A1E⊥BE.

同理A1E⊥DE.

∴A1E⊥平面BDE.

解析

(1)证明:连接AC,设AC∩BD=O.由条件得ABCD为正方形,

所以O为AC中点.

∵E为CC1中点,

∴OE∥AC1

∵OE⊂平面BDE,AC1⊈平面BDE.

∴AC1∥平面BDE.

(2)连接B1E.设AB=a,则在△BB1E中,BE=B1E=a,BB1=2a.

∴BE2+B1E2=BB12

∴B1E⊥BE.

由正四棱柱得,A1B1⊥平面BB1C1C,

∴A1B1⊥BE.

∴BE⊥平面A1B1E.

∴A1E⊥BE.

同理A1E⊥DE.

∴A1E⊥平面BDE.

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简答题

已知一几何体的三视图如图(甲)示,(三视图中已经给出各投影面顶点的标记)

(1)在已给出的一个面上(图乙),画出该几何体的直观图;

(2)设点F、H、G分别为AC,AD,DE的中点,

求证:FG∥平面ABE;

(3)求该几何体的全面积.

正确答案

解:(1)该几何体的直观图如图示:

(2)证明:由图(甲)知四边形CBED为正方形

∵F、H、G分别为AC,AD,DE的中点

∴FH∥CD,HG∥AE

∵CD∥BE∴FH∥BE

∵BE⊂面ABE,FH⊄面ABE

∴FH∥面ABE

同理可得 HG∥面ABE

又∵FH∩HG=H

∴平面FHG∥平面ABE

又∵FG⊂面FHG

∴FG∥平面ABE

(3)由图甲知AC⊥CD,AC⊥BC,BC⊥CD

∴CD⊥平面ACB,

∴CD⊥AB

同理可得ED⊥AD

∵S△ACB=S△ACD,S△ABE=S△ADE=×2×2=2,SCBED=4,

∴该几何体的全面积

S=S△ACB+S△ACD+S△ABE+S△ADE+SCBED=2+2+4+4=4(2+).

解析

解:(1)该几何体的直观图如图示:

(2)证明:由图(甲)知四边形CBED为正方形

∵F、H、G分别为AC,AD,DE的中点

∴FH∥CD,HG∥AE

∵CD∥BE∴FH∥BE

∵BE⊂面ABE,FH⊄面ABE

∴FH∥面ABE

同理可得 HG∥面ABE

又∵FH∩HG=H

∴平面FHG∥平面ABE

又∵FG⊂面FHG

∴FG∥平面ABE

(3)由图甲知AC⊥CD,AC⊥BC,BC⊥CD

∴CD⊥平面ACB,

∴CD⊥AB

同理可得ED⊥AD

∵S△ACB=S△ACD,S△ABE=S△ADE=×2×2=2,SCBED=4,

∴该几何体的全面积

S=S△ACB+S△ACD+S△ABE+S△ADE+SCBED=2+2+4+4=4(2+).

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简答题

如图,在直角梯形SABC中,∠B=∠C=,D为边SC上的点,且AD⊥SC,现将△SAD沿AD折起到达PAD的位置(折起后点S记为P),并使得PA⊥AB.

(1)求证:PD⊥平面ABCD;

(2)已知PD=AD,PD+AD+DC=6,G是AD的中点,当线段PB取得最小值时,则在平面PBC上是否存在点F,使得FG⊥平面PBC?若存在,确定点F的位置,若不存在,请说明理由.

正确答案

证明:(1)∵PA⊥AB,AB⊥AD,PA⊥AD=A,

∴AB⊥平面PAD,

∵PD⊂平面PAD,

∴AB⊥PD,

∵PD⊥AD,AD∩AB=A,

∴PD⊥平面ABCD

(2)设PD=x,则AD=x,DC=6-2x,

∴PB2=x2+x2+(6-2x)2=6(x-2)2+12,当且仅当x=2时,PB2取得最小值,

即PB取得最小值,

取PC的中点M,PB的中点N,

则DM⊥平面PBC,

∵四边形DMNG是平行四边形,

∴GN∥DM,

GN⊥平面PBC,

∴在平面PBC上存在点F,即PB的中点,使FG⊥平面PBC.

解析

证明:(1)∵PA⊥AB,AB⊥AD,PA⊥AD=A,

∴AB⊥平面PAD,

∵PD⊂平面PAD,

∴AB⊥PD,

∵PD⊥AD,AD∩AB=A,

∴PD⊥平面ABCD

(2)设PD=x,则AD=x,DC=6-2x,

∴PB2=x2+x2+(6-2x)2=6(x-2)2+12,当且仅当x=2时,PB2取得最小值,

即PB取得最小值,

取PC的中点M,PB的中点N,

则DM⊥平面PBC,

∵四边形DMNG是平行四边形,

∴GN∥DM,

GN⊥平面PBC,

∴在平面PBC上存在点F,即PB的中点,使FG⊥平面PBC.

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