- 直线与平面垂直的判定及其性质
- 共458题
如图,在四棱锥O-ABCD中,底面ABCD是边长为2的菱形,∠ABC=60°,OA⊥底面ABCD,OA=2,M为OA的中点,P为CD的中点.
(1)求证:CD⊥平面MAP;
(2)求证:MP∥平面OBC;
(3)求三棱锥M-PAD的体积.
正确答案
(1)证明:∵OA⊥平面ABCD,CD⊂平面ABCD,∴OA⊥CD
∵四边形ABCD这菱形且∠ABC=60°,∴△ACD为正三角形,
∵P为CD的中点,∴AP⊥CD
又OA∩AP=A,∴CD⊥平面MAP;…(5分)
(2)证明:设N为线段OB的中点,连接MN、CN,则
∵M为OA的中点,∴MN∥AB,且,∴MN∥CP且MN=CP,
∴四边形MNCP为平行四边形,∴MP∥CN
∵MP⊄平面OBC,CN⊂平面OBC
∴MP∥平面OBC;…(10分)
(3)解:∵OA=CD=2,∴,
∴…(14分)
解析
(1)证明:∵OA⊥平面ABCD,CD⊂平面ABCD,∴OA⊥CD
∵四边形ABCD这菱形且∠ABC=60°,∴△ACD为正三角形,
∵P为CD的中点,∴AP⊥CD
又OA∩AP=A,∴CD⊥平面MAP;…(5分)
(2)证明:设N为线段OB的中点,连接MN、CN,则
∵M为OA的中点,∴MN∥AB,且,∴MN∥CP且MN=CP,
∴四边形MNCP为平行四边形,∴MP∥CN
∵MP⊄平面OBC,CN⊂平面OBC
∴MP∥平面OBC;…(10分)
(3)解:∵OA=CD=2,∴,
∴…(14分)
如图,在四棱柱ABCD-A1B1C1D1中,已 知平面AA1C1C丄平面ABCD,且AB=BC=CA=
,AD=CD=1
(I)求证:BD丄AA1;
(II)若四边形ACC1A1是菱形,且∠A1AC=60°,求四棱柱 ABCD-A1B1C1D1 的体积.
正确答案
解:(Ⅰ)在四边形ABCD中,∵BA=BC,DA=DC,∴BD⊥AC.
又∵平面AA1C1C丄平面ABCD,且平面AA1C1C∩平面ABCD=AC,BD⊂平面ABCD,
∴BD丄平面AA1C1C.
又∵AA1⊂平面AA1C1C,
∴BD丄AA1;
(Ⅱ)过点A1作A1E丄AC于点E,
∵平面AA1C1C丄平面ABCD,
∴A1E丄平面ABCD,
即A1E为四棱柱的一条高.
又∵四边形AA1C1C是菱形,且∠A1AC=60°,
∴四棱柱ABCD-A1B1C1D1的高为h=A1E=sin60°=
又∵四棱柱ABCD-A1B1C1D1的底面面积,
∴四棱柱ABCD-A1B1C1D1的体积为V=.
解析
解:(Ⅰ)在四边形ABCD中,∵BA=BC,DA=DC,∴BD⊥AC.
又∵平面AA1C1C丄平面ABCD,且平面AA1C1C∩平面ABCD=AC,BD⊂平面ABCD,
∴BD丄平面AA1C1C.
又∵AA1⊂平面AA1C1C,
∴BD丄AA1;
(Ⅱ)过点A1作A1E丄AC于点E,
∵平面AA1C1C丄平面ABCD,
∴A1E丄平面ABCD,
即A1E为四棱柱的一条高.
又∵四边形AA1C1C是菱形,且∠A1AC=60°,
∴四棱柱ABCD-A1B1C1D1的高为h=A1E=sin60°=
又∵四棱柱ABCD-A1B1C1D1的底面面积,
∴四棱柱ABCD-A1B1C1D1的体积为V=.
如图,在长方体ABCD-A1B1C1D1中,AB=AD=1,AA1=2,M为棱DD1上的一点.
(1)求三棱锥A-MCC1的体积;
(2)当A1M+MC取得最小值时,求证:B1M⊥平面MAC.
正确答案
解:(1)由长方体ABCD-A1B1C1D1知,AD⊥平面CDD1C1,
∴点A到平面CDD1C1的距离等于AD=1,
又=
CC1×CD=
×2×1=1,
∴=
AD•
=
.
(2)将侧面CDD1C1绕DD1逆时针转90°展开,与侧面ADD1A1共面,
当A1,M,C′共线时,A1M+MC取得最小值.
由AD=CD=1,AA1=2,得M为DD1的中点.连接C1M,在△C1MC中,C1M=,MC=
,C1C=2,
∴=
+MC2,得∠CMC1=90°,即CM⊥C1M,又B1C1⊥平面CDD1C1,
∴B1C1⊥CM,又B1C1∩C1M=C1,
∴CM⊥平面B1C1M,
∴CM⊥B1M,同理可证,B1M⊥AM,又AM∩MC=M,
∴B1M⊥平面MAC
解析
解:(1)由长方体ABCD-A1B1C1D1知,AD⊥平面CDD1C1,
∴点A到平面CDD1C1的距离等于AD=1,
又=
CC1×CD=
×2×1=1,
∴=
AD•
=
.
(2)将侧面CDD1C1绕DD1逆时针转90°展开,与侧面ADD1A1共面,
当A1,M,C′共线时,A1M+MC取得最小值.
由AD=CD=1,AA1=2,得M为DD1的中点.连接C1M,在△C1MC中,C1M=,MC=
,C1C=2,
∴=
+MC2,得∠CMC1=90°,即CM⊥C1M,又B1C1⊥平面CDD1C1,
∴B1C1⊥CM,又B1C1∩C1M=C1,
∴CM⊥平面B1C1M,
∴CM⊥B1M,同理可证,B1M⊥AM,又AM∩MC=M,
∴B1M⊥平面MAC
如图:已知矩形ABCD中,AB=2,BC=a,若PA⊥面AC,在BC边上取点E,使PE⊥DE,则满足条件的E点有两个时,a的取值范围是( )
正确答案
解析
解:∵PA⊥平面AC,
∴PA⊥DE,
又∵PE⊥DE,PA∩PE=P,
∴DE⊥平面PAE,
∴DE⊥AE.
即E点为以AD为直径的圆与BC的交点.
∵AB=2,BC=a,满足条件的E点有2个
∴a>2AB=4.
故选:A.
如图,在三棱锥S-ABC中,侧面SAB与侧面SAC均为等边三角形,∠BAC=90°,O为BC中点.
(Ⅰ)证明:SO⊥平面ABC;
(Ⅱ)求二面角A-SC-B的余弦值.
正确答案
证明:
(Ⅰ)由题设AB=AC=SB=SC=SA,连接OA,△ABC为等腰直角三角形,
所以,且AO⊥BC,
又△SBC为等腰三角形,故SO⊥BC,
且,从而OA2+SO2=SA2.
所以△SOA为直角三角形,SO⊥AO.
又AO∩BO=O.
所以SO⊥平面ABC.
(Ⅱ)解:
以O为坐标原点,射线OB,OA分别为x轴、y轴的正半轴,
建立如图的空间直角坐标系O-xyz.
设B(1,0,0),则C(-1,0,0),A(0,1,0),S(0,0,1).SC的中点,
.∴
.
故等于二面角A-SC-B的平面角.
,
所以二面角A-SC-B的余弦值为.
解析
证明:
(Ⅰ)由题设AB=AC=SB=SC=SA,连接OA,△ABC为等腰直角三角形,
所以,且AO⊥BC,
又△SBC为等腰三角形,故SO⊥BC,
且,从而OA2+SO2=SA2.
所以△SOA为直角三角形,SO⊥AO.
又AO∩BO=O.
所以SO⊥平面ABC.
(Ⅱ)解:
以O为坐标原点,射线OB,OA分别为x轴、y轴的正半轴,
建立如图的空间直角坐标系O-xyz.
设B(1,0,0),则C(-1,0,0),A(0,1,0),S(0,0,1).SC的中点,
.∴
.
故等于二面角A-SC-B的平面角.
,
所以二面角A-SC-B的余弦值为.
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