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题型:简答题
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简答题

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

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简答题

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.

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简答题

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.

=

∴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.

=

∴点A1到平面AB1C1.的距离为

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简答题

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.

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简答题

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

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

又∵l⊥m,l⊥n,∴=0,=0

==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

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

又∵l⊥m,l⊥n,∴=0,=0

==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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