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题型:简答题
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简答题

如图,四棱锥P-ABCD中,AB⊥平面PAD.AB∥CD,PD=AD,F是DC上的点且为△PAD中AD边上的高.

(Ⅰ)求证:AB∥平面PDC;

(Ⅱ)求证:PH⊥BC;

(Ⅲ)线段PB上是否存在点E,使EF⊥平面PAB?说明理由.

正确答案

(Ⅰ)证明:∵AB∥CD,且AB⊄平面PCD,CD⊂平面PCD,

∴AB∥平面PDC.

(Ⅱ)证明:∵AB⊥平面PAD,AB⊂平面ABCD,

∴平面PAD⊥平面ABCD.

∵PH⊥AD,

∴PH⊥平面ABCD,

∴PH⊥BC.

(Ⅲ)解:线段PB上存在点E,使EF⊥平面PAB.

证明如下:

如图,分别取PA、PB的中点G、E,

∴EFGD为平行四边形,故EF∥GD,

∵AB⊥平面PAD,∴AB⊥GD.

∵G为PA的中点,且PD=AD.

∴GD⊥PA.

∵PA∩AB=A,∴GD⊥平面PAB.

∴EF⊥平面PAB.

解析

(Ⅰ)证明:∵AB∥CD,且AB⊄平面PCD,CD⊂平面PCD,

∴AB∥平面PDC.

(Ⅱ)证明:∵AB⊥平面PAD,AB⊂平面ABCD,

∴平面PAD⊥平面ABCD.

∵PH⊥AD,

∴PH⊥平面ABCD,

∴PH⊥BC.

(Ⅲ)解:线段PB上存在点E,使EF⊥平面PAB.

证明如下:

如图,分别取PA、PB的中点G、E,

∴EFGD为平行四边形,故EF∥GD,

∵AB⊥平面PAD,∴AB⊥GD.

∵G为PA的中点,且PD=AD.

∴GD⊥PA.

∵PA∩AB=A,∴GD⊥平面PAB.

∴EF⊥平面PAB.

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简答题

已知直棱柱ABC-A1B1C1中,低面△ABC为等腰直角三角形,AC=BC=2,∠ACB=90°,AA1=4,E是AB的中点,F是AA1的中点,

(Ⅰ)求证AB1⊥平面CEF;

(Ⅱ)求异面直线AB1与BC1所成角的余弦值;

(Ⅲ)求三棱锥C1-EFC的体积.

正确答案

解:由于在直棱柱ABC-A1B1中,则CC1⊥平面ABC,

又由∠ACB=90°,所以AC,CB,CC1两两垂直

故可以C为原点,CA为x轴,CB为y轴,CC1为Z轴,建立空间直角坐标系,

则A,C(0,0,0),,C1(0,0,4)

(1)设平面CEF的法向量为

由于

,即得

故平面CEF的一个法向量为

又由于=

,所以AB1⊥平面CEF;

(2)由(1)知,

=8

==

(3)由于三棱锥E-FCC1的高为E到AC的距离,

△FCC1的面积为

则三棱锥E-FCC1的体积=

又由,则得三棱锥C1-EFC的体积为

解析

解:由于在直棱柱ABC-A1B1中,则CC1⊥平面ABC,

又由∠ACB=90°,所以AC,CB,CC1两两垂直

故可以C为原点,CA为x轴,CB为y轴,CC1为Z轴,建立空间直角坐标系,

则A,C(0,0,0),,C1(0,0,4)

(1)设平面CEF的法向量为

由于

,即得

故平面CEF的一个法向量为

又由于=

,所以AB1⊥平面CEF;

(2)由(1)知,

=8

==

(3)由于三棱锥E-FCC1的高为E到AC的距离,

△FCC1的面积为

则三棱锥E-FCC1的体积=

又由,则得三棱锥C1-EFC的体积为

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简答题

已知平行四边形ABCD的对角线相交于点O,G是平行四边形ABCD所在平面外一点,且GA=GC,GB=GD,求证:GO⊥平面ABCD.

正确答案

证明:∵平行四边形ABCD的对角线相交于点O,G是平行四边形ABCD所在平面外一点,且GA=GC,

∴GO⊥AC.

又GB=GD,得GO⊥BD,

∵AC∩BD=O,

∴GO⊥平面ABCD.

解析

证明:∵平行四边形ABCD的对角线相交于点O,G是平行四边形ABCD所在平面外一点,且GA=GC,

∴GO⊥AC.

又GB=GD,得GO⊥BD,

∵AC∩BD=O,

∴GO⊥平面ABCD.

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题型:简答题
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简答题

如图,在棱长为1的正方体ABCD-A1B1C1D1中,E是CD的中点.

(1)求证:A1C∥平面AD1E;

(2)在对角线A1C上是否存在点P,使得DP⊥平面AD1E?若存在,求出CP的长;若不存在,说明理由.

正确答案

证明:(1)连接A1D,交AD1于M,连接ME

则点M是A1D的中点

又点E是CD的中点

∴ME∥A1C

又∵A1C⊈面AD1E,ME⊂面AD1E

∴A1C∥平面AD1E

(2)解:假设存在点P满足题意

以DA为x轴,以DC为y轴,以DD1为z轴建立空间直角坐标系

则点A(1,0,0)、E(0,,0)、D1(0,0,1)、A1(1,0,1)

设P(x,y,z),则

∴(x-1,y,z-1)=λ(-1,1,-1)=(-λ,λ,-λ)

∴x-1=-λ,y=λ,z-1=-λ

∴x=-λ+1,y=λ,z=-λ+1,即P(-λ+1,λ,-λ+1)

∵DP⊥平面AD1E

∴在A1C上存在点使得DP⊥平面AD1E,

此时

又∵

解析

证明:(1)连接A1D,交AD1于M,连接ME

则点M是A1D的中点

又点E是CD的中点

∴ME∥A1C

又∵A1C⊈面AD1E,ME⊂面AD1E

∴A1C∥平面AD1E

(2)解:假设存在点P满足题意

以DA为x轴,以DC为y轴,以DD1为z轴建立空间直角坐标系

则点A(1,0,0)、E(0,,0)、D1(0,0,1)、A1(1,0,1)

设P(x,y,z),则

∴(x-1,y,z-1)=λ(-1,1,-1)=(-λ,λ,-λ)

∴x-1=-λ,y=λ,z-1=-λ

∴x=-λ+1,y=λ,z=-λ+1,即P(-λ+1,λ,-λ+1)

∵DP⊥平面AD1E

∴在A1C上存在点使得DP⊥平面AD1E,

此时

又∵

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题型:简答题
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简答题

如图,ABCD-A1B1C1D1是棱长为1的正方体,P-A1B1C1D1是四棱锥,点P在平面CC1DD1内,PD1=PC1=

(I)证明:PA1∥平面ABC1D1

(II)求点P到平面ABC1D1的距离.

正确答案

(1)证明:作PM⊥C1D1于M点,则M为C1D1的中点,连接AM.

∵平面PC1D1⊥平面A1B1C1D1

∴PM⊥平面A1B1C1D1

∵PD1=PC1=

∴PM∥AA1且PM=AA1∴四边形AMPA1是平行四边形

∴PA1∥AM

∵PA1⊄平面ABC1D1,AM⊂平面ABC1D1

∴PA1∥平面ABC1D1

(2)解:连接A1D,则A1D⊥AD1,设垂足为O.

∵平面ABC1D1⊥平面ADD1A1,平面ABC1D1∩平面ADD1A1=AD1

∴A1D⊥平面ABC1D1

易得点A1到平面ABC1D1的距离

由(1)知:PA1∥平面ABC1D1

∴点P到平面ABC1D1的距离即为点A1到平面ABC1D1的距离.

∴点P到平面ABC1D1的距离为

解析

(1)证明:作PM⊥C1D1于M点,则M为C1D1的中点,连接AM.

∵平面PC1D1⊥平面A1B1C1D1

∴PM⊥平面A1B1C1D1

∵PD1=PC1=

∴PM∥AA1且PM=AA1∴四边形AMPA1是平行四边形

∴PA1∥AM

∵PA1⊄平面ABC1D1,AM⊂平面ABC1D1

∴PA1∥平面ABC1D1

(2)解:连接A1D,则A1D⊥AD1,设垂足为O.

∵平面ABC1D1⊥平面ADD1A1,平面ABC1D1∩平面ADD1A1=AD1

∴A1D⊥平面ABC1D1

易得点A1到平面ABC1D1的距离

由(1)知:PA1∥平面ABC1D1

∴点P到平面ABC1D1的距离即为点A1到平面ABC1D1的距离.

∴点P到平面ABC1D1的距离为

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