- 直线与平面垂直的判定及其性质
- 共458题
已知三棱锥S-ABC中△SAB与△ABC均为等边三角形,M、N分别为AC、SB的中点,经过M、N且与AB平行的平面α与BC交于点D.
(1)求证:SC∥面MND;
(2)证明:SC⊥MD.
正确答案
(1)证明:∵M、N分别为AC、SB的中点,经过M、N且与AB平行的平面α与BC交于点D,
故AB∥MD,∴D为BC的中点,故NC为△SBC的中位线,∴SC∥ND.
而ND⊂面MND,∴SC∥面MND.
(2)证明:取AB的中点为O,则由△SAB与△ABC均为等边三角形,可得AB⊥SO,AB⊥CO.
而SO∩CO=O,∴AB⊥平面SOC,∴AB⊥SC,∴MD⊥SC.
解析
(1)证明:∵M、N分别为AC、SB的中点,经过M、N且与AB平行的平面α与BC交于点D,
故AB∥MD,∴D为BC的中点,故NC为△SBC的中位线,∴SC∥ND.
而ND⊂面MND,∴SC∥面MND.
(2)证明:取AB的中点为O,则由△SAB与△ABC均为等边三角形,可得AB⊥SO,AB⊥CO.
而SO∩CO=O,∴AB⊥平面SOC,∴AB⊥SC,∴MD⊥SC.
如图,在四棱锥O-ABCD中,底面ABCD是边长为1的正方形,OA⊥底面ABCD,OA=2,M为OA的中点,N为BC中点,以A为原点,建立适当的空间直角坐标系,利用空间向量解答以下问题
(1)证明:直线BD⊥OC
(2)证明:直线MN∥平面OCD
(3)求异面直线AB与OC所成角的余弦值.
正确答案
解:以A为原点,以AO,AB,AD分别为x轴、y轴、z轴建立空间直角坐标系,A-xyz.
则B(1,0,0),D(0,1,0),C(1,1,0),O(0,0,2),M(0,0,1),N.
(1)∵,
,
,
∴,∴BD⊥OC;
(2),设平面OCD的法向量为
,则
,
令y=2,则x=0,z=1,∴,
又,∴
,
而MN⊄平面OCD,∴MN∥平面OCD.
(3),∴
=
=
=
,
∴异面直线AB与OC所成角的余弦值为.
解析
解:以A为原点,以AO,AB,AD分别为x轴、y轴、z轴建立空间直角坐标系,A-xyz.
则B(1,0,0),D(0,1,0),C(1,1,0),O(0,0,2),M(0,0,1),N.
(1)∵,
,
,
∴,∴BD⊥OC;
(2),设平面OCD的法向量为
,则
,
令y=2,则x=0,z=1,∴,
又,∴
,
而MN⊄平面OCD,∴MN∥平面OCD.
(3),∴
=
=
=
,
∴异面直线AB与OC所成角的余弦值为.
已知四边形ABCD为直角梯形,∠ADC=90°,AD∥BC,△ABD为等腰直角三角形,平面PAD⊥平面ABCD,E为PA的中点,AD=2BC=
,PA=3PD=3.
(1)求证:BE∥平面PDC;
(2)求证:AB⊥平面PBD.
正确答案
解:证明:(1)取PD中点F,连EF、CF,则EF∥AD且EF=AD,
由题意四边形BCFE为平行四边形,∴BE∥CF,
∵BE⊄平面PDC,CF⊂平面PDC,
∴BE∥平面PDC; …(4分)
(2)由题意:AD=2BC=2,PA=3PD=3.
∵AD2+PD2=AP2∴PD⊥AD,
又平面PAD⊥平面ABCD,∴PD⊥面ABCD,
∴PD⊥AB,又∴BD⊥AB,
∴AB⊥面PBD;
解析
解:证明:(1)取PD中点F,连EF、CF,则EF∥AD且EF=AD,
由题意四边形BCFE为平行四边形,∴BE∥CF,
∵BE⊄平面PDC,CF⊂平面PDC,
∴BE∥平面PDC; …(4分)
(2)由题意:AD=2BC=2,PA=3PD=3.
∵AD2+PD2=AP2∴PD⊥AD,
又平面PAD⊥平面ABCD,∴PD⊥面ABCD,
∴PD⊥AB,又∴BD⊥AB,
∴AB⊥面PBD;
长方体ABCD-A1B1C1D1中,AB=BC=1,AA1=2,E是侧棱BB1的中点.
(1)求证:直线AE⊥平面A1D1E;
(2)求三棱锥A-A1D1E的体积;
(3)求异面直线A1E与AD1所成角的大小.
正确答案
(1)证明:∵长方体ABCD-A1B1C1D1中,AB=BC=1,AA1=2,E是侧棱BB1的中点
∴AE=A1E=,AA1=2,
∴AA12=AE2+A1E2
∴AE⊥A1E
又∵D1A1⊥平面A1EA,AE⊂平面A1EA
∴AE⊥A1D1,又D1A1∩A1E=A1,
∴AE⊥平面A1D1E;
(2)解:由(1)中AE⊥平面A1D1E,
∴VA-A1D1E=•S△A1D1E•AE=
=
(3)解:取CC1的中点F,连接D1F,
则A1E∥D1F,所以∠AD1F即为求异面直线A1E与AD1所成角.
∵AB=BC=1,AA1=2,∴
∵
∴D1F⊥AF
在△AD1F中,可求得tan∠AD1F==
∴∠AD1F=arctan.
解析
(1)证明:∵长方体ABCD-A1B1C1D1中,AB=BC=1,AA1=2,E是侧棱BB1的中点
∴AE=A1E=,AA1=2,
∴AA12=AE2+A1E2
∴AE⊥A1E
又∵D1A1⊥平面A1EA,AE⊂平面A1EA
∴AE⊥A1D1,又D1A1∩A1E=A1,
∴AE⊥平面A1D1E;
(2)解:由(1)中AE⊥平面A1D1E,
∴VA-A1D1E=•S△A1D1E•AE=
=
(3)解:取CC1的中点F,连接D1F,
则A1E∥D1F,所以∠AD1F即为求异面直线A1E与AD1所成角.
∵AB=BC=1,AA1=2,∴
∵
∴D1F⊥AF
在△AD1F中,可求得tan∠AD1F==
∴∠AD1F=arctan.
棱长为1的正方体AC1中,求证:A1C⊥平面BDC1.
正确答案
证明:如图所示,
∵A1A⊥底面ABCD,
∴AC是A1C在底面ABCD的射影;
又∵AC⊥BD,∴A1C⊥BD;
同理A1C⊥DC1,
又BD∩DC1=D,BD⊂平面BDC1,DC1⊂平面BDC1,
∴A1C⊥平面BDC1.
解析
证明:如图所示,
∵A1A⊥底面ABCD,
∴AC是A1C在底面ABCD的射影;
又∵AC⊥BD,∴A1C⊥BD;
同理A1C⊥DC1,
又BD∩DC1=D,BD⊂平面BDC1,DC1⊂平面BDC1,
∴A1C⊥平面BDC1.
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