- 直线与平面垂直的判定及其性质
- 共458题
如图,在直三棱柱ABC-A1B1C1中,∠BAC=90°,AB=AC=AA1,且E是BC中点.
(Ⅰ)求证:AC⊥A1B;
(Ⅱ)求证:B1C⊥平面AEC1.
正确答案
证明:(Ⅰ)∵∠BAC=90°,
∴AC⊥AB,
∵AC⊥AA1,AB∩AA1=A,
∴AC⊥平面ABB1A1,
∴AC⊥A1B
(Ⅱ)∵AB=AC,E是BC的中点,∴AE⊥BC
∵直三棱柱ABC-A1B1C1中,平面ABC⊥平面BB1C1C,
∴AE⊥平面BB1C1C,B1C⊂平面BB1C1C,
∴B1C⊥AE
在矩形BCC1B1中,tan∠CB1C1=tan∠EC1C=,
∵∠CB1C1+∠B1CC1=
∴∠B1CC1+∠EC1C═,
∴B1C⊥EC1,
又AE∩EC1=E,
∴B1C⊥平面AEC1.
解析
证明:(Ⅰ)∵∠BAC=90°,
∴AC⊥AB,
∵AC⊥AA1,AB∩AA1=A,
∴AC⊥平面ABB1A1,
∴AC⊥A1B
(Ⅱ)∵AB=AC,E是BC的中点,∴AE⊥BC
∵直三棱柱ABC-A1B1C1中,平面ABC⊥平面BB1C1C,
∴AE⊥平面BB1C1C,B1C⊂平面BB1C1C,
∴B1C⊥AE
在矩形BCC1B1中,tan∠CB1C1=tan∠EC1C=,
∵∠CB1C1+∠B1CC1=
∴∠B1CC1+∠EC1C═,
∴B1C⊥EC1,
又AE∩EC1=E,
∴B1C⊥平面AEC1.
如图,已知空间四边形ABDC中,BC=AC,AD=BD.求证:AB⊥CD
正确答案
证明:取AB中点E,连接DE、CE,∵BC=AC,E为AB中点,∴CE⊥AB,
同理DE⊥AB.
∵CE∩DE=E,∴AB⊥平面CDE,而CD⊂平面CDE,
∴AB⊥CD.
解析
证明:取AB中点E,连接DE、CE,∵BC=AC,E为AB中点,∴CE⊥AB,
同理DE⊥AB.
∵CE∩DE=E,∴AB⊥平面CDE,而CD⊂平面CDE,
∴AB⊥CD.
如图所示,在直三棱柱ABC-A1B1C1中,∠ACB=90°,AB=2,BC=1,
.
(1)证明:A1C⊥平面AB1C1;
(2)若D是棱CC1的中点,在棱AB上是否存在一点E,使DE∥平面AB1C1?证明你的结论.
(3)求A1到平面AB1C1的距离.
正确答案
(1)证明:由题意可得四边形A1C1CA是矩形,又=AA1,
∴四边形A1C1CA是正方形,∴A1C⊥AC1.
∵BC⊥CA,CC1⊥BC,BC∩CC1=C,
∴BC⊥平面A1C1CA,∴BC⊥A1C,
∵B1C1∥BC,∴B1C1⊥A1C.
又AC1∩B1C1=C1,∴A1C⊥平面AB1C1.
(2)在棱AB上存在一点E为AB的中点,使DE∥平面AB1C1.
证明:取AC的中点F,AB的中点E,连接DF、EF、DE.
由三角形中位线定理可得:DF∥AC1,EF∥BC,即EF∥B1C1.
∵DF⊄平面AB1C1,AC1⊂平面AB1C1.
∴DF∥平面AB1C1.
同理EF∥平面AB1C1.
而DF∩EF=F,∴平面EFD∥平面AB1C1.
∴DE∥平面AB1C1.
(3)解:设AC1∩A1C=O,由(1)可知:A1O⊥平面AB1C1,
∴A1O即为点A1到平面AB1C1.的距离.
而=
.
∴点A1到平面AB1C1.的距离为.
解析
(1)证明:由题意可得四边形A1C1CA是矩形,又=AA1,
∴四边形A1C1CA是正方形,∴A1C⊥AC1.
∵BC⊥CA,CC1⊥BC,BC∩CC1=C,
∴BC⊥平面A1C1CA,∴BC⊥A1C,
∵B1C1∥BC,∴B1C1⊥A1C.
又AC1∩B1C1=C1,∴A1C⊥平面AB1C1.
(2)在棱AB上存在一点E为AB的中点,使DE∥平面AB1C1.
证明:取AC的中点F,AB的中点E,连接DF、EF、DE.
由三角形中位线定理可得:DF∥AC1,EF∥BC,即EF∥B1C1.
∵DF⊄平面AB1C1,AC1⊂平面AB1C1.
∴DF∥平面AB1C1.
同理EF∥平面AB1C1.
而DF∩EF=F,∴平面EFD∥平面AB1C1.
∴DE∥平面AB1C1.
(3)解:设AC1∩A1C=O,由(1)可知:A1O⊥平面AB1C1,
∴A1O即为点A1到平面AB1C1.的距离.
而=
.
∴点A1到平面AB1C1.的距离为.
如图,在底面为直角梯形的四棱锥P-ABCD中,AD∥BC,∠ABC=90°,PA⊥平面ABCD,AC和BD交于点E,PA=3,AD=2,AB=2
,BC=6.
(1)若在PC取一点F,满足=
,求证:EF∥平面PAB;
(2)求证:BD⊥平面PAC.
正确答案
证明:(1)∵AD∥BC,∴
=
,
∵=
,
∴.
∴EF∥PA.
∵EF⊄平面PAB,PA⊂平面PAB.
∴EF∥平面PAB;
(2)∵PA⊥平面ABCD,
∴PA⊥BD.
在直角梯形ABCD中,过点D作DM∥AC交BC的延长线于点M.
∵AD∥BC,∠ABC=90°,AD=2,AB=2,BC=6.
∴BD==4,AC=
=
.
∴BD2+DM2=BM2=82,
∴BD⊥DM.
即BD⊥AC.
又AC∩PA=A,
∴BD⊥平面PAC.
解析
证明:(1)∵AD∥BC,∴
=
,
∵=
,
∴.
∴EF∥PA.
∵EF⊄平面PAB,PA⊂平面PAB.
∴EF∥平面PAB;
(2)∵PA⊥平面ABCD,
∴PA⊥BD.
在直角梯形ABCD中,过点D作DM∥AC交BC的延长线于点M.
∵AD∥BC,∠ABC=90°,AD=2,AB=2,BC=6.
∴BD==4,AC=
=
.
∴BD2+DM2=BM2=82,
∴BD⊥DM.
即BD⊥AC.
又AC∩PA=A,
∴BD⊥平面PAC.
已知:m,n是平面α内的两条相交直线,直线l与α的交点为B,且l⊥m,l⊥n.求证:l⊥α
正确答案
解:设直线m的方向向量为,直线n的方向向量为
,直线l的方向向量为
,
∵m,n是平面α内的两条相交直线
∴与
是平面α内的两个不共线向量,设平面α内的任一向量为
,由平面向量基本定理,存在唯一实数λ,μ,使
=λ
+μ
又∵l⊥m,l⊥n,∴=0,
=0
∴•
=
=λ
+μ
=0
∴
∴直线l垂直于平面α内的任意直线,由线面垂直的定义得:
l⊥α
解析
解:设直线m的方向向量为,直线n的方向向量为
,直线l的方向向量为
,
∵m,n是平面α内的两条相交直线
∴与
是平面α内的两个不共线向量,设平面α内的任一向量为
,由平面向量基本定理,存在唯一实数λ,μ,使
=λ
+μ
又∵l⊥m,l⊥n,∴=0,
=0
∴•
=
=λ
+μ
=0
∴
∴直线l垂直于平面α内的任意直线,由线面垂直的定义得:
l⊥α
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