- 直线与平面垂直的判定及其性质
- 共458题
已知四边形ABCD是等腰梯形,AB=3,DC=1,∠BAD=45°,DE⊥AB(如图1).现将△ADE沿DE折起,使得AE⊥EB(如图2),连接AC,AB,设M是AB的中点.
(1)求证:BC⊥平面AEC;
(2)判断直线EM是否平行于平面ACD,并说明理由.
正确答案
(1)证明:在图1中,过C作CF⊥EB
∵DE⊥EB,∴四边形CDEF是矩形,
∵CD=1,∴EF=1.
∵四边形ABCD是等腰梯形,AB=3,∴AE=BF=1.
∵∠BAD=45°,∴DE=CF=1.
连接CE,则CE=CB=,
∵EB=2,∴∠BCE=90°,
∴BC⊥CE.
在图2中,∵AE⊥EB,AE⊥ED,EB∩ED=E,
∴AE⊥平面BCDE.
∵BC⊂平面BCDE,∴AE⊥BC.
∵AE∩CE=E,∴BC⊥平面AEC.
(2)解:用反证法.假设EM∥平面ACD.
∵EB∥CD,CD平面ACD,EB平面ACD,
∴EB∥平面ACD.∵EB∩EM=E,∴面AEB∥面ACD
而A∈平面AEB,A∈平面ACD,与平面AEB∥平面ACD矛盾.
∴假设不成立,∴EM与平面ACD不平行.
解析
(1)证明:在图1中,过C作CF⊥EB
∵DE⊥EB,∴四边形CDEF是矩形,
∵CD=1,∴EF=1.
∵四边形ABCD是等腰梯形,AB=3,∴AE=BF=1.
∵∠BAD=45°,∴DE=CF=1.
连接CE,则CE=CB=,
∵EB=2,∴∠BCE=90°,
∴BC⊥CE.
在图2中,∵AE⊥EB,AE⊥ED,EB∩ED=E,
∴AE⊥平面BCDE.
∵BC⊂平面BCDE,∴AE⊥BC.
∵AE∩CE=E,∴BC⊥平面AEC.
(2)解:用反证法.假设EM∥平面ACD.
∵EB∥CD,CD平面ACD,EB平面ACD,
∴EB∥平面ACD.∵EB∩EM=E,∴面AEB∥面ACD
而A∈平面AEB,A∈平面ACD,与平面AEB∥平面ACD矛盾.
∴假设不成立,∴EM与平面ACD不平行.
如图,在边长为4的菱形ABCD中,∠DAB=60°.点E、F分别在边CD、CB上,点E与点C、D不重合,EF⊥AC,EF∩AC=O.沿EF将△CEF翻折到△PEF的位置,使平面PEF⊥平面ABFED.
(1)求证:BD⊥平面POA;
(2)当PB取得最小值时,求四棱锥P-BDEF的体积.
正确答案
解:(1)证明:∵菱形ABCD的对角线互相垂直,
∴BD⊥AC,∴BD⊥AO,
∵EF⊥AC,∴PO⊥EF.
∵平面PEF⊥平面ABFED,平面PEF∩平面ABFED=EF,且PO⊂平面PEF,
∴PO⊥平面ABFED,
∵BD⊂平面ABFED,∴PO⊥BD.
∵AO∩PO=O,∴BD⊥平面POA.…(4分)
(2)设AO∩BD=H.因为∠DAB=60°,
所以△BDC为等边三角形,
故BD=4,.
又设PO=x,则,
.
由OH⊥BD,则,
又由(1)知,PO⊥平面BFED,则PO⊥OB
所以,
当时,
.
此时,EF=
BD=2,OH=
(8分)
所以•
•
=3.…(12分)
解析
解:(1)证明:∵菱形ABCD的对角线互相垂直,
∴BD⊥AC,∴BD⊥AO,
∵EF⊥AC,∴PO⊥EF.
∵平面PEF⊥平面ABFED,平面PEF∩平面ABFED=EF,且PO⊂平面PEF,
∴PO⊥平面ABFED,
∵BD⊂平面ABFED,∴PO⊥BD.
∵AO∩PO=O,∴BD⊥平面POA.…(4分)
(2)设AO∩BD=H.因为∠DAB=60°,
所以△BDC为等边三角形,
故BD=4,.
又设PO=x,则,
.
由OH⊥BD,则,
又由(1)知,PO⊥平面BFED,则PO⊥OB
所以,
当时,
.
此时,EF=
BD=2,OH=
(8分)
所以•
•
=3.…(12分)
在空间四边形ABCD中,AB=AD,CB=CD,E为BD的中点.求证:BD⊥平面ACE.
正确答案
证明:∵AB=AD,CB=CD,E为BD的中点,
∴AE⊥BD,CE⊥BD,
又AE、CE⊂平面ACE,AE∩CE=E,
∴BD⊥平面ACE.
解析
证明:∵AB=AD,CB=CD,E为BD的中点,
∴AE⊥BD,CE⊥BD,
又AE、CE⊂平面ACE,AE∩CE=E,
∴BD⊥平面ACE.
已知平行六面体ABCD-A1B1C1D1,底面ABCD为菱形,∠BCD=∠C1CD=60°,求:当
为何值时,有A1C⊥平面C1BD.
正确答案
解:当为1时,能使A1C⊥平面C1BD.
∵当为1时,
∴BC=CD=C1C,
又∠BCD=∠C1CB=∠C1CD,
由此可推得BD=C1B=C1D.
∴三棱锥C-C1BD是正三棱锥.(9分)
设A1C与C1O相交于G.
∵A1C1∥AC,且A1C1:OC=2:1,
∴C1G:GO=2:1.
又C1O是正三角形C1BD的BD边上的高和中线,
∴点G是正三角形C1BD的中心,
∴CG⊥平面C1BD,
即A1C⊥平面C1BD.
解析
解:当为1时,能使A1C⊥平面C1BD.
∵当为1时,
∴BC=CD=C1C,
又∠BCD=∠C1CB=∠C1CD,
由此可推得BD=C1B=C1D.
∴三棱锥C-C1BD是正三棱锥.(9分)
设A1C与C1O相交于G.
∵A1C1∥AC,且A1C1:OC=2:1,
∴C1G:GO=2:1.
又C1O是正三角形C1BD的BD边上的高和中线,
∴点G是正三角形C1BD的中心,
∴CG⊥平面C1BD,
即A1C⊥平面C1BD.
如图,在四棱锥P-ABCD中,PA⊥平面ABCD,△ABC是正三角形,AC与BD的交点M是AC的中点,∠CAD=30°,AB=2,点N在线段PB上,且
.
(1)求证:BD⊥PC;
(2)求证:MN∥平面PDC.
正确答案
解:(1)证明:因为△ABC是正三角形,M是AC的中点,
所以BM⊥AC,即BD⊥AC,
又因为PA⊥平面ABCD,
BD⊂平面ABCD,
所以PA⊥BD,
又PA∩AC=A,
所以BD⊥平面PAC;
又PC⊂平面PAC,
所以BD⊥PC;
(2)证明:在正三角形ABC中,AB=2,BM=AB=
;
由(1)知,在直角三角形AMD中,MD=AMtan30°=,
所以=
;
又因为=
,
所以=
,
∴MN∥PD;
因为MN⊄平面PDC,PD⊂平面PDC,
所以MN∥平面PDC.
解析
解:(1)证明:因为△ABC是正三角形,M是AC的中点,
所以BM⊥AC,即BD⊥AC,
又因为PA⊥平面ABCD,
BD⊂平面ABCD,
所以PA⊥BD,
又PA∩AC=A,
所以BD⊥平面PAC;
又PC⊂平面PAC,
所以BD⊥PC;
(2)证明:在正三角形ABC中,AB=2,BM=AB=
;
由(1)知,在直角三角形AMD中,MD=AMtan30°=,
所以=
;
又因为=
,
所以=
,
∴MN∥PD;
因为MN⊄平面PDC,PD⊂平面PDC,
所以MN∥平面PDC.
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