- 直线与平面垂直的判定及其性质
- 共458题
已知四棱锥S-ABCD的底面ABCD是直角梯形,AB∥CD,BC⊥AB,侧面SAB为正三角形,
AB=BC=4,CD=SD=2.如图所示.
(1)证明:SD⊥平面SAB;
(2)求三棱锥B-SAD的体积VB-SAD.
正确答案
(1)证明:∵直角梯形ABCD,AB∥CD,BC⊥AB,侧面SAB为正三角形,AB=BC=4,CD=SD=2,
∴BD=2,AD=2
.
∴在△DSA和△DSB中,有SA2+SD2=42+22=AD2,SB2+SD2=42+22=BD2.
∴SD⊥SA,SD⊥SB
∵SA∩SB=S.
∴SD⊥平面SAB;
(2)解:∵SD⊥平面SAB,△SAB是正三角形,
∴=4
.结合几何体,可知VB-SAD=VD-SAB.
于是,VB-SAD=VD-SAB=.
解析
(1)证明:∵直角梯形ABCD,AB∥CD,BC⊥AB,侧面SAB为正三角形,AB=BC=4,CD=SD=2,
∴BD=2,AD=2
.
∴在△DSA和△DSB中,有SA2+SD2=42+22=AD2,SB2+SD2=42+22=BD2.
∴SD⊥SA,SD⊥SB
∵SA∩SB=S.
∴SD⊥平面SAB;
(2)解:∵SD⊥平面SAB,△SAB是正三角形,
∴=4
.结合几何体,可知VB-SAD=VD-SAB.
于是,VB-SAD=VD-SAB=.
如图某一几何体的展开图,其中ABCD是边长为6的正方形,SD=PD=6,CR=SC,AQ=AP,BQ=BR,点S、D、A、Q共线及P、D、C、R共线.
(Ⅰ)沿图中虚线将它们折叠起来,使P、Q、R、S四点重合为点P,请画出其直观图;并求四棱锥P-ABCD的体积;
(Ⅱ)若M是AD的中点,N是PB的中点,求证:MN⊥面PBC.
正确答案
解:(Ⅰ)它是有一条侧棱垂直于底面的四棱锥
(注:评分注意实线、虚线;垂直关系;长度比例等)PD⊥AD,PD⊥CD,
∴PD⊥平面ABCD,则VP-ABCD=×6×6×6=72
(Ⅱ)取PC中点E,连接DE,NE
△PBC中,PN=NB,
∴NE∥BC,且NE=BC,
在正方形ABCD中,MD∥BC,且MD=BC,
∴NE∥MD,且NE=MD
∴四边形MNED为平行四边形
∴MN∥DE
在RT△PDC中,PD=DC
∴DE⊥PC
又∵PD⊥面ABCD,BC⊂面ABCD
∴PD⊥BC
又∵BC⊥DC
∴BC⊥面PDC
又∵DE⊂面PDC
∴BC⊥DE
∴DE⊥面PBC
∵MN∥DE
∴MN⊥面PBC
解析
解:(Ⅰ)它是有一条侧棱垂直于底面的四棱锥
(注:评分注意实线、虚线;垂直关系;长度比例等)PD⊥AD,PD⊥CD,
∴PD⊥平面ABCD,则VP-ABCD=×6×6×6=72
(Ⅱ)取PC中点E,连接DE,NE
△PBC中,PN=NB,
∴NE∥BC,且NE=BC,
在正方形ABCD中,MD∥BC,且MD=BC,
∴NE∥MD,且NE=MD
∴四边形MNED为平行四边形
∴MN∥DE
在RT△PDC中,PD=DC
∴DE⊥PC
又∵PD⊥面ABCD,BC⊂面ABCD
∴PD⊥BC
又∵BC⊥DC
∴BC⊥面PDC
又∵DE⊂面PDC
∴BC⊥DE
∴DE⊥面PBC
∵MN∥DE
∴MN⊥面PBC
如图,ABCD是梯形,AB∥CD,∠BAD=90°,PA⊥面ABCD,且AB=1,AD=1,CD=2,PA=3,E为PD的中点
(Ⅰ)求证:AE∥面PBC.
(Ⅱ)求直线AC与PB所成角的余弦值;
(Ⅲ)在面PAB内能否找一点N,使NE⊥面PAC.若存在,找出并证明;若不存在,请说明理由.
正确答案
解:(Ⅰ)取PC中点为F,连接EF,BF
又E为PD的中点,所以EF∥DC且EF=DC
所以EF∥AB,且EF=AB,所以ABFE为平行四边形(2分)
所以AE∥BF,因为AE⊄面PBC,所以AE∥面PBC(4分)
(Ⅱ)建立如图所示的空间直角坐标系,
则A、B、C、D、P、E的坐标分别为A(0,0,0),
B(1,0,0),C(2,1,0),D(0,1,0),
P(0,0,3),E(0,,
)(5分)
从而=(2,1,0),
=(1,0,-3)
设与
的夹角为θ,则
cosθ==-
,(7分)
∴AC与PB所成角的余弦值为(8分)
(Ⅲ)在面ABCD内过D作AC的垂线交AB于G,连PG,
设N为PG的中点,连NE,则NE∥DG,(10分)
∵DG⊥AC,DG⊥PA,∴DG⊥面PAC从而NE⊥面PAC(14分)
解析
解:(Ⅰ)取PC中点为F,连接EF,BF
又E为PD的中点,所以EF∥DC且EF=DC
所以EF∥AB,且EF=AB,所以ABFE为平行四边形(2分)
所以AE∥BF,因为AE⊄面PBC,所以AE∥面PBC(4分)
(Ⅱ)建立如图所示的空间直角坐标系,
则A、B、C、D、P、E的坐标分别为A(0,0,0),
B(1,0,0),C(2,1,0),D(0,1,0),
P(0,0,3),E(0,,
)(5分)
从而=(2,1,0),
=(1,0,-3)
设与
的夹角为θ,则
cosθ==-
,(7分)
∴AC与PB所成角的余弦值为(8分)
(Ⅲ)在面ABCD内过D作AC的垂线交AB于G,连PG,
设N为PG的中点,连NE,则NE∥DG,(10分)
∵DG⊥AC,DG⊥PA,∴DG⊥面PAC从而NE⊥面PAC(14分)
如图所示,在四棱锥P-ABCD中,AB⊥平面PAD,AB∥CD,PD=AD,E是PB的中点,F是CD上的点且
,PH为△PAD中AD边上的高.
(Ⅰ)证明:PH⊥平面ABCD;
(Ⅱ)若PH=1,,FC=1,求三棱锥E-BCF的体积.
正确答案
(Ⅰ)证明:∵AB⊥平面PAD,
∴PH⊥AB,
∵PH为△PAD中AD边上的高,
∴PH⊥AD,
又∵AB∩AD=A,
∴PH⊥平面ABCD.
(Ⅱ)解:如图,连接BH,取BH中点G,连接EG,
∵E是PB的中点,
∴EG∥PH,
∵PH⊥平面ABCD,
∴EG⊥平面ABCD,
则EG=PH=
,
∴VE-BCF=S△BCF•EG=
•
•FC•AD•EG=
.
解析
(Ⅰ)证明:∵AB⊥平面PAD,
∴PH⊥AB,
∵PH为△PAD中AD边上的高,
∴PH⊥AD,
又∵AB∩AD=A,
∴PH⊥平面ABCD.
(Ⅱ)解:如图,连接BH,取BH中点G,连接EG,
∵E是PB的中点,
∴EG∥PH,
∵PH⊥平面ABCD,
∴EG⊥平面ABCD,
则EG=PH=
,
∴VE-BCF=S△BCF•EG=
•
•FC•AD•EG=
.
在正三棱柱ABC-A1B1C1中,BC=
,E、F、M分别为棱A1C1、AB1、BC的中点,
(1)求证:EF∥平面BB1C1C;
(2)求证:EF⊥平面AB1M.
正确答案
证明:(1)连结A1B,BC1,
∵E、F分别为棱A1C1、AB1的中点,
∴EF∥BC1,
∵BC1⊂平面BB1C1C,EF⊄平面BB1C1C
∴EF∥平面BB1C1C
(2)在矩形BCC1B1中,,
∴tan∠CBC1•tan∠B1MB=1
∴
∴BC1⊥B1M
∵EF∥BC1
∴EF⊥B1M
在正三棱柱ABC-A1B1C1中,底面ABC⊥平面BB1C1C
∵M为BC的中点
∴AM⊥BC
∵平面ABC∩平面BB1C1C=BC
∴AM⊥平面BB1C1C
∵BC1⊂平面BB1C1C
∴AM⊥BC1
∵EF∥BC1
∴EF⊥AM
又∵AM∩B1M=M
∴EF⊥平面AB1M.
解析
证明:(1)连结A1B,BC1,
∵E、F分别为棱A1C1、AB1的中点,
∴EF∥BC1,
∵BC1⊂平面BB1C1C,EF⊄平面BB1C1C
∴EF∥平面BB1C1C
(2)在矩形BCC1B1中,,
∴tan∠CBC1•tan∠B1MB=1
∴
∴BC1⊥B1M
∵EF∥BC1
∴EF⊥B1M
在正三棱柱ABC-A1B1C1中,底面ABC⊥平面BB1C1C
∵M为BC的中点
∴AM⊥BC
∵平面ABC∩平面BB1C1C=BC
∴AM⊥平面BB1C1C
∵BC1⊂平面BB1C1C
∴AM⊥BC1
∵EF∥BC1
∴EF⊥AM
又∵AM∩B1M=M
∴EF⊥平面AB1M.
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