- 直线与平面垂直的判定及其性质
- 共458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.
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)
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.
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+
).
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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