- 直线与平面垂直的判定及其性质
- 共458题
如图,在梯形ABCD中,AB∥CD,AD=DC=CB=a,∠ABC=60°,平面ACFE⊥平面ABCD,四边形ACFE是矩形,AE=a,点M在线段EF上.
(Ⅰ)求证:BC⊥平面ACFE;
(Ⅱ)当EM为何值时,AM∥平面BDF?证明你的结论.
正确答案
解:(Ⅰ)在梯形ABCD中,∵AD=DC=CB=a,∠ABC=60°
∴四边形ABCD是等腰梯形,
且∠DCA=∠DAC=30°,∠DCB=120
∴∠ACB=90,∴AC⊥BC
又∵平面ACF⊥平面ABCD,交线为AC,∴BC⊥平面ACFE.
(Ⅱ)当EM=时,AM∥平面BDF.
在梯形ABCD中,设AC∩BD=N,连接FN,则CN:NA=1:2.
∵EM=而 EF=AC=
,∴EM:FM=1:2.∴EM∥CN,EM=CN,
∴四边形ANFM是平行四边形.∴AM∥NF.
又NF⊂平面BDF,AM⊄平面BDF.∴AM∥平面BDF.
解析
解:(Ⅰ)在梯形ABCD中,∵AD=DC=CB=a,∠ABC=60°
∴四边形ABCD是等腰梯形,
且∠DCA=∠DAC=30°,∠DCB=120
∴∠ACB=90,∴AC⊥BC
又∵平面ACF⊥平面ABCD,交线为AC,∴BC⊥平面ACFE.
(Ⅱ)当EM=时,AM∥平面BDF.
在梯形ABCD中,设AC∩BD=N,连接FN,则CN:NA=1:2.
∵EM=而 EF=AC=
,∴EM:FM=1:2.∴EM∥CN,EM=CN,
∴四边形ANFM是平行四边形.∴AM∥NF.
又NF⊂平面BDF,AM⊄平面BDF.∴AM∥平面BDF.
如图,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,AA1=2,E为棱CC1的中点.
(Ⅰ)求三棱锥A-BDE的体积;
(Ⅱ)求证:B1D1⊥AE;
(Ⅲ)求证:AC∥平面B1DE.
正确答案
解:(Ⅰ)∵EC⊥平面ABD,
∴V=CE.SABD=
…4分
证明:(Ⅱ)连接A1C1,在正方体ABCD-A1B1C1D1中
B1D1⊥A1C1,B1D1⊥CC1,A1C1∩CC1=C1
∴B1D1⊥面A1C1CA,
AE⊂面A1C1CA
∴B1D1⊥AE…8分
(Ⅲ)证法一:连接AC1,取AC1的中点为H,取AC的中点O,连接HO,
∵HO∥EC且HO=EC
∴四边形HOCE为平行四边形,OC∥HE即AC∥HE---------13’
连接BD1,易知四边形A1BCD1为平行四边形,则H为BD1和A1C的交点
∴HE⊂平面B1DE
AC⊄平面B1DE
AC∥平面B1DE…12分
证法二:延长BC与B1E延长线交于F,连DF∵E为棱CC1中点
∴△B1C1E≌△FCE
∴CF=C1B1=CB
∴CF∥AD且CF=AD
∴ADFC为平行四边形
∴AC∥DF∵AC⊄平面B1DE
DF⊂平面B1DE
∴AC∥平面B1DE…12分.
解析
解:(Ⅰ)∵EC⊥平面ABD,
∴V=CE.SABD=
…4分
证明:(Ⅱ)连接A1C1,在正方体ABCD-A1B1C1D1中
B1D1⊥A1C1,B1D1⊥CC1,A1C1∩CC1=C1
∴B1D1⊥面A1C1CA,
AE⊂面A1C1CA
∴B1D1⊥AE…8分
(Ⅲ)证法一:连接AC1,取AC1的中点为H,取AC的中点O,连接HO,
∵HO∥EC且HO=EC
∴四边形HOCE为平行四边形,OC∥HE即AC∥HE---------13’
连接BD1,易知四边形A1BCD1为平行四边形,则H为BD1和A1C的交点
∴HE⊂平面B1DE
AC⊄平面B1DE
AC∥平面B1DE…12分
证法二:延长BC与B1E延长线交于F,连DF∵E为棱CC1中点
∴△B1C1E≌△FCE
∴CF=C1B1=CB
∴CF∥AD且CF=AD
∴ADFC为平行四边形
∴AC∥DF∵AC⊄平面B1DE
DF⊂平面B1DE
∴AC∥平面B1DE…12分.
如图,在三棱柱A1B1C1-ABC中,已知E,F,G分别为棱AB,AC,A1C1的中点,∠ACB=90°,A1F⊥平面ABC,CH⊥BG,H为垂足.求证:
(1)A1E∥平面GBC;
(2)BG⊥平面ACH.
正确答案
证明:(1)连接A1E.
∵E,F分别为棱AB,AC的中点,
∴EF∥BC,
∵在三棱柱A1B1C1-ABC中,F,G分别为棱AC,A1C1的中点,
∴,
∴四边形A1FCG是平行四边形,
∴A1F∥GC.
又∵A1F∩FE=F,GC∩CB=C,
∴平面A1FE∥平面GBC,
∴A1E∥平面GBC;
(2))∵A1F⊥平面ABC,A1F∥GC,
∴GC⊥平面ABC,
∴GC⊥AC,
∵∠ACB=90°,∴AC⊥CB.
又CG∩BC=C,∴AC⊥平面BCG,
∴AC⊥BG,
又∵CH⊥BG,AC∩CH=C.
∴BG⊥平面ACH.
解析
证明:(1)连接A1E.
∵E,F分别为棱AB,AC的中点,
∴EF∥BC,
∵在三棱柱A1B1C1-ABC中,F,G分别为棱AC,A1C1的中点,
∴,
∴四边形A1FCG是平行四边形,
∴A1F∥GC.
又∵A1F∩FE=F,GC∩CB=C,
∴平面A1FE∥平面GBC,
∴A1E∥平面GBC;
(2))∵A1F⊥平面ABC,A1F∥GC,
∴GC⊥平面ABC,
∴GC⊥AC,
∵∠ACB=90°,∴AC⊥CB.
又CG∩BC=C,∴AC⊥平面BCG,
∴AC⊥BG,
又∵CH⊥BG,AC∩CH=C.
∴BG⊥平面ACH.
如图,在四棱锥P-ABCD中,PD⊥平面ABCD,AD⊥CD,DB平分∠ADC,E为PC的中点,AD=CD.
(1)证明PA∥平面BDE;
(2)证明AC⊥平面PBD.
正确答案
证明:(1)设AC∩BD=H,
连结EH.在△ADC中,因为AD=CD,且DB平分
∠ADC,所以H为AC的中点.
又由题设,E为PC的中点,故EH∥PA.
又EH⊂平面BDE且PA⊄平面BDE,
所以PA∥平面BDE.
证明:(2)因为PD⊥平面ABCD,AC⊂平面ABCD,
所以PD⊥AC.
由(1)可得,DB⊥AC.
又PD∩DB=D,
故AC⊥平面PBD.
解析
证明:(1)设AC∩BD=H,
连结EH.在△ADC中,因为AD=CD,且DB平分
∠ADC,所以H为AC的中点.
又由题设,E为PC的中点,故EH∥PA.
又EH⊂平面BDE且PA⊄平面BDE,
所以PA∥平面BDE.
证明:(2)因为PD⊥平面ABCD,AC⊂平面ABCD,
所以PD⊥AC.
由(1)可得,DB⊥AC.
又PD∩DB=D,
故AC⊥平面PBD.
在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是平行四边形,BD=4,PD⊥平面ABCD,平面PBC⊥平面PBD,二面角P-BC-D为60°.
(1)求证:BC⊥BD;
(2)求点A到平面PBC的距离.
正确答案
(1)证明:过D向PB作垂线,垂足为E,
∵平面PBC⊥平面PBD,平面PBC∩平面PBD=PB,
∴DE⊥平面PBC,
∵BC⊂平面PBC,
∴DE⊥BC,
∵PD⊥平面ABCD,BC⊂平面ABCD,
∴PD⊥BC,
∵PD⊂平面PBD,DE⊂平面PBD,DE∩PD=D,
∴BC⊥平面PBD,
∵BD⊂平面PBD,
∴BC⊥BD,
(2)∵AD∥BC,BC⊂平面PBC,AD⊄平面PBC,
∴AD∥平面PBC,
∴点A到平面PBC的距离与点D到平面PBC的距离相等,
∵DE⊥平面PBC,
∴DB的长度即为点D到平面PBC的距离,
∵BC⊥平面PBD,
∴BC⊥BD,BC⊥PB,
∴∠PBD为二面角P-BC-D的平面角,即∠PBD=60°,
∴在Rt△DBE中,DE=BD=2
,
即点A到平面PBC的距离为2.
解析
(1)证明:过D向PB作垂线,垂足为E,
∵平面PBC⊥平面PBD,平面PBC∩平面PBD=PB,
∴DE⊥平面PBC,
∵BC⊂平面PBC,
∴DE⊥BC,
∵PD⊥平面ABCD,BC⊂平面ABCD,
∴PD⊥BC,
∵PD⊂平面PBD,DE⊂平面PBD,DE∩PD=D,
∴BC⊥平面PBD,
∵BD⊂平面PBD,
∴BC⊥BD,
(2)∵AD∥BC,BC⊂平面PBC,AD⊄平面PBC,
∴AD∥平面PBC,
∴点A到平面PBC的距离与点D到平面PBC的距离相等,
∵DE⊥平面PBC,
∴DB的长度即为点D到平面PBC的距离,
∵BC⊥平面PBD,
∴BC⊥BD,BC⊥PB,
∴∠PBD为二面角P-BC-D的平面角,即∠PBD=60°,
∴在Rt△DBE中,DE=BD=2
,
即点A到平面PBC的距离为2.
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