- 直线与平面垂直的判定及其性质
- 共458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,
则,
由,
∴.
∴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,
则,
由,
∴.
∴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.
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)
故,
(1)设平面CEF的法向量为
由于,
则,即得
故平面CEF的一个法向量为
又由于=
故,所以AB1⊥平面CEF;
(2)由(1)知,,
则,
=8
则=
=
;
(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)
故,
(1)设平面CEF的法向量为
由于,
则,即得
故平面CEF的一个法向量为
又由于=
故,所以AB1⊥平面CEF;
(2)由(1)知,,
则,
=8
则=
=
;
(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
.
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.
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
∴
又,
∴(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
∴
又,
∴(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∵
∴
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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