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题型:简答题
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简答题

在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD为正方形,PA⊥平面ABCD,点E、F分别是PD、BC的中点.

(1)求证:EF∥平面PAB;

(2)求证:AD⊥PB.

正确答案

证明:(1)做DA的中点M,连接MF,ME,

∵E、F、M均为中点,

∴EM∥PA,MF∥AB,

∵PA⊂平面PAB,AB⊂平面PAB,AB∩PA=A,

∴面MEF∥面ABP,

∵EF⊂面MEF,

∴EF∥平面PAB;

(2)∵PA⊥平面ABCD,AD⊂平面ABCD,

∴PA⊥AD,

∵底面ABCD为正方形,

∴AD⊥AB.

∵PA∩AB=A,

∴AD⊥平面PAB,

∵PB⊂平面PAB,

∴AD⊥PB.

解析

证明:(1)做DA的中点M,连接MF,ME,

∵E、F、M均为中点,

∴EM∥PA,MF∥AB,

∵PA⊂平面PAB,AB⊂平面PAB,AB∩PA=A,

∴面MEF∥面ABP,

∵EF⊂面MEF,

∴EF∥平面PAB;

(2)∵PA⊥平面ABCD,AD⊂平面ABCD,

∴PA⊥AD,

∵底面ABCD为正方形,

∴AD⊥AB.

∵PA∩AB=A,

∴AD⊥平面PAB,

∵PB⊂平面PAB,

∴AD⊥PB.

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简答题

已知三棱柱ABC-A1B1C1中,∠BCA=90°,AA1=AC=BC=2,A1在底面ABC上的射影恰为AC的中点D.

(Ⅰ)求证:AC1⊥BA1

(Ⅱ)求四棱锥A1-BCC1B1的体积.

正确答案

(Ⅰ)证明:∵A1在底面ABC上的射影恰为AC的中点D,

∴A1D⊥平面ABC,

∵A1D⊂平面A1AC,

∴平面A1AC⊥平面ABC,

∵BC⊥AC,平面A1AC∩平面ABC=AC,

∴BC⊥平面A1AC,

∵AC1⊂平面A1AC,

∴BC⊥AC1

∵四边形ACC1A1为平行四边形,AA1=AC,

∴四边形ACC1A1为菱形,

∴A1C⊥AC1

∵A1C⊂平面A1CB,BC⊂平面A1CB,A1C∩BC=C,

∴AC1⊥平面A1CB,

∵BA1⊂平面A1CB,

∴AC1⊥BA1

(Ⅱ)∵=S△ABC•A1D=××2×2×=

=S△ABC•A1D=×2×2×=2

=-=2-=

解析

(Ⅰ)证明:∵A1在底面ABC上的射影恰为AC的中点D,

∴A1D⊥平面ABC,

∵A1D⊂平面A1AC,

∴平面A1AC⊥平面ABC,

∵BC⊥AC,平面A1AC∩平面ABC=AC,

∴BC⊥平面A1AC,

∵AC1⊂平面A1AC,

∴BC⊥AC1

∵四边形ACC1A1为平行四边形,AA1=AC,

∴四边形ACC1A1为菱形,

∴A1C⊥AC1

∵A1C⊂平面A1CB,BC⊂平面A1CB,A1C∩BC=C,

∴AC1⊥平面A1CB,

∵BA1⊂平面A1CB,

∴AC1⊥BA1

(Ⅱ)∵=S△ABC•A1D=××2×2×=

=S△ABC•A1D=×2×2×=2

=-=2-=

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简答题

如图所示,在棱长为2的正方体ABCD-A1B1C1D1中,E、F分别为DD1、DB的中点.

(Ⅰ)求证:EF⊥B1C;

(Ⅱ)求三棱锥B1-EFC的体积.

正确答案

(Ⅰ)证明一:连接BD1,BC1

∵E、F分别为DD1、BD的中点∴EF∥BD1

∵正方体ABCD-A1B1C1D1

∴D1C1⊥平面BCC1B1∴D1C1⊥B1C

∵正方形BCC1B1∴B1C⊥BC1

∵D1C1∩BC1=C1∴B1C⊥平面BC1D1∴B1C⊥BD1

∵EF∥BD1∴EF⊥B1C

证明二:∵∴Rt△EDF∽Rt△FBB1

∴∠DEF=∠BFB1∴∠BFB1+∠DFE=∠DEF+∠DFE=90°∴∠EFB1=90°

∴EF⊥FB1    又∵CF⊥平面BDD1B∴CF⊥EF

B1F∩CF=F∴EF⊥平面B1FC∴EF⊥B1C

(Ⅱ)∵CB=CD,BF=DF∴CF⊥BD∵DD1⊥平面ABCD∴DD1⊥CF

又DD1∩BD=D∴CF⊥平面BDD1B1   又CF=

方法一:△B1EF的面积=2×2---=

方法二:∵EF⊥平面B1FC∴EF⊥FB1

EF=,FB1=

Rt△B1EF的面积=×EF×FB1=××=

∴VB1-EFC=VC-B1EF=×S△B1EF×CF==1

∴三棱锥B1-EFC的体积为1.

解析

(Ⅰ)证明一:连接BD1,BC1

∵E、F分别为DD1、BD的中点∴EF∥BD1

∵正方体ABCD-A1B1C1D1

∴D1C1⊥平面BCC1B1∴D1C1⊥B1C

∵正方形BCC1B1∴B1C⊥BC1

∵D1C1∩BC1=C1∴B1C⊥平面BC1D1∴B1C⊥BD1

∵EF∥BD1∴EF⊥B1C

证明二:∵∴Rt△EDF∽Rt△FBB1

∴∠DEF=∠BFB1∴∠BFB1+∠DFE=∠DEF+∠DFE=90°∴∠EFB1=90°

∴EF⊥FB1    又∵CF⊥平面BDD1B∴CF⊥EF

B1F∩CF=F∴EF⊥平面B1FC∴EF⊥B1C

(Ⅱ)∵CB=CD,BF=DF∴CF⊥BD∵DD1⊥平面ABCD∴DD1⊥CF

又DD1∩BD=D∴CF⊥平面BDD1B1   又CF=

方法一:△B1EF的面积=2×2---=

方法二:∵EF⊥平面B1FC∴EF⊥FB1

EF=,FB1=

Rt△B1EF的面积=×EF×FB1=××=

∴VB1-EFC=VC-B1EF=×S△B1EF×CF==1

∴三棱锥B1-EFC的体积为1.

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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:A1B∥平面AEC1

(Ⅱ)求证:B1C⊥平面AEC1

正确答案

证明:(I) 连接A1C交AC1于点O,连接EO

∵ACC1A1为正方形,∴O为中点

∴EO∥A1B,EO⊂平面AEC1,A1B⊄平面AEC1

∴A1B∥平面AEC1

(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) 连接A1C交AC1于点O,连接EO

∵ACC1A1为正方形,∴O为中点

∴EO∥A1B,EO⊂平面AEC1,A1B⊄平面AEC1

∴A1B∥平面AEC1

(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

在直四棱柱ABCD-A1B1C1D1中,底面ABCD为直角梯形,∠BAD=∠ADC=90°,AB=AD=1,CD=CC1=2,E为棱AA1的中点,F为棱BB1上的动点.

(Ⅰ)试确定点F的位置,使得D1E⊥DF;

(Ⅱ)在(Ⅰ)的条件下,求CF与平面EFD1所成角的大小.

正确答案

解:(Ⅰ)因为E为棱AA1的中点,当F为棱BB1上的中点,

因为直四棱柱ABCD-A1B1C1D1中,底面ABCD为直角梯形,

∠BAD=∠ADC=90°,所以,点F在平面A1AD内的射影为点E,

直线DE⊂平面A1AD,

而D1E⊥DE,

由三垂线定理可知,DF⊥D1E,

∴D1E⊥DF;

(Ⅱ)由(Ⅰ)可知,F为棱BB1上的中点,

∴EF∥AB,AB∥CD,

∴CD∥EF,CD⊄平面EFD1,EF⊂平面EFD1

∴CD∥平面EFD1

∴点C到平面EFD1的距离等于点D到平面EFD1的距离,

∵AE=1,AD=1,DE=

即点C到平面EFD1的距离为

CF==

∴sinθ==,又

∴θ=arcsin

CF与平面EFD1所成角的大小为arcsin

解析

解:(Ⅰ)因为E为棱AA1的中点,当F为棱BB1上的中点,

因为直四棱柱ABCD-A1B1C1D1中,底面ABCD为直角梯形,

∠BAD=∠ADC=90°,所以,点F在平面A1AD内的射影为点E,

直线DE⊂平面A1AD,

而D1E⊥DE,

由三垂线定理可知,DF⊥D1E,

∴D1E⊥DF;

(Ⅱ)由(Ⅰ)可知,F为棱BB1上的中点,

∴EF∥AB,AB∥CD,

∴CD∥EF,CD⊄平面EFD1,EF⊂平面EFD1

∴CD∥平面EFD1

∴点C到平面EFD1的距离等于点D到平面EFD1的距离,

∵AE=1,AD=1,DE=

即点C到平面EFD1的距离为

CF==

∴sinθ==,又

∴θ=arcsin

CF与平面EFD1所成角的大小为arcsin

下一知识点 : 直线与平面所成的角
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