- 直线与平面垂直的判定及其性质
- 共458题
如图,在底面是菱形的四棱锥S-ABCD中,∠ABC=60°,SA=AB=a,SB=SD=
SA,点P在SD上,且SD=3PD.
(1)证明SA⊥平面ABCD;
(2)设E是SC的中点,求证BE∥平面APC.
正确答案
证明:(1)证明:因为底面ABCD是菱形,∠ABC=60°,
所以AB=AC=AD=a
在△SAB中,由SA2+AB2=2a2=SB2,知SA⊥AB,
同理SA⊥AD.
所以SA⊥平面ABCD.…(6分)
(2)连BD,设BD与AC交于O,连OP,O显然平分BD,
取SP的中点M,
∵SD=3PD,
∴SM=MP=PD.…(8分)
因此,BM∥OP,又E是SC的中点,故EM∥CP.
从而平面BME∥平面PAC.
又BE⊂平面BME,故BE∥平面PAC.…(12分)
解析
证明:(1)证明:因为底面ABCD是菱形,∠ABC=60°,
所以AB=AC=AD=a
在△SAB中,由SA2+AB2=2a2=SB2,知SA⊥AB,
同理SA⊥AD.
所以SA⊥平面ABCD.…(6分)
(2)连BD,设BD与AC交于O,连OP,O显然平分BD,
取SP的中点M,
∵SD=3PD,
∴SM=MP=PD.…(8分)
因此,BM∥OP,又E是SC的中点,故EM∥CP.
从而平面BME∥平面PAC.
又BE⊂平面BME,故BE∥平面PAC.…(12分)
如图,正方体ABCD-A1B1C1D1中,
(1)证明:BD∥面AB1D1;
(2)证明:A1C⊥面AB1D1.
正确答案
证明:(1)由题意知,BB1∥DD1,BB1=DD1∴BB1DD1是平行四边形
∴BD∥B1D1,
又BD⊄面AB1D1,B1D1⊂面AB1D1∴BD∥面AB1D1
(2)连接A1C1,A1C
∵CC1⊥面A1B1C1D1,B1D1⊂面A1B1C1D1∴CC1⊥B1D1
在正方形A1B1C1D1中,A1C1⊥B1D1,又CC1∩A1C1=C1∴B1D1⊥面A1C1C
∵A1C⊂面A1C1C,∴A1C⊥B1D1,
同理A1C⊥AB1,又AB1∩B1D1=B1∴A1C⊥面AB1D1
解析
证明:(1)由题意知,BB1∥DD1,BB1=DD1∴BB1DD1是平行四边形
∴BD∥B1D1,
又BD⊄面AB1D1,B1D1⊂面AB1D1∴BD∥面AB1D1
(2)连接A1C1,A1C
∵CC1⊥面A1B1C1D1,B1D1⊂面A1B1C1D1∴CC1⊥B1D1
在正方形A1B1C1D1中,A1C1⊥B1D1,又CC1∩A1C1=C1∴B1D1⊥面A1C1C
∵A1C⊂面A1C1C,∴A1C⊥B1D1,
同理A1C⊥AB1,又AB1∩B1D1=B1∴A1C⊥面AB1D1
如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是∠DAB=60°且边长为a的菱形,侧面PAD是等边三角形,且平面PAD垂直于底面ABCD.
(1)若G为AD的中点,求证:BG⊥平面PAD;
(2)求证:AD⊥PB.
正确答案
证明:(1)△ABD为等边三角形且G为AD的中点,
∴BG⊥AD
又平面PAD⊥平面ABCD,
∴BG⊥平面PAD
(2)PAD是等边三角形且G为AD的中点,
∴AD⊥PG
且AD⊥BG,PG∩BG=G,
∴AD⊥平面PBG,PB⊂平面PBG,
∴AD⊥PB
解析
证明:(1)△ABD为等边三角形且G为AD的中点,
∴BG⊥AD
又平面PAD⊥平面ABCD,
∴BG⊥平面PAD
(2)PAD是等边三角形且G为AD的中点,
∴AD⊥PG
且AD⊥BG,PG∩BG=G,
∴AD⊥平面PBG,PB⊂平面PBG,
∴AD⊥PB
已知四棱锥P-ABCD的三视图和直观图如图:
(1)求四棱锥P-ABCD的体积;
(2)若E是侧棱PC上的动点,是否不论点E在何位置,都有BD⊥AE?证明你的结论.
(3)若F是侧棱PA上的动点,证明:不论点F在何位置,都不可能有BF⊥平面PAD.
正确答案
(1)解:由三视图可知,四棱锥中,PC⊥底面ABCD,底面ABCD是边长为1的正方形,PC=2,
∴VP-ABCD=•PC•S底=
×2×1=
.
(2)不论点E在何位置,都有BD⊥AE成立.
证明:连接AC,由正方形ABCD可得BD⊥AC,
又∵PC⊥底面ABCD,
∴BD⊥PC,
又AC∩PC=C,
∴BD⊥平面PAC,
当E在PC上运动时,AE⊂平面PAC,
∴BD⊥AE恒成立.
(3)用反证法:假设BF⊥平面PAD,∵DA⊂平面PAD,∴BF⊥AD.
又AD⊥AB,AB∩BF=B,∴AD⊥平面PAB,∴AD⊥PA.
∵PC⊥平面ABCD,∴AD⊥PC.
∵AD⊥DC,DC∩PC=C,∴AD⊥平面PDC,∴AD⊥PD.
∴PD∥PA与PD∩PA=P项矛盾.
∴BF不可能垂直于平面PAD.
解析
(1)解:由三视图可知,四棱锥中,PC⊥底面ABCD,底面ABCD是边长为1的正方形,PC=2,
∴VP-ABCD=•PC•S底=
×2×1=
.
(2)不论点E在何位置,都有BD⊥AE成立.
证明:连接AC,由正方形ABCD可得BD⊥AC,
又∵PC⊥底面ABCD,
∴BD⊥PC,
又AC∩PC=C,
∴BD⊥平面PAC,
当E在PC上运动时,AE⊂平面PAC,
∴BD⊥AE恒成立.
(3)用反证法:假设BF⊥平面PAD,∵DA⊂平面PAD,∴BF⊥AD.
又AD⊥AB,AB∩BF=B,∴AD⊥平面PAB,∴AD⊥PA.
∵PC⊥平面ABCD,∴AD⊥PC.
∵AD⊥DC,DC∩PC=C,∴AD⊥平面PDC,∴AD⊥PD.
∴PD∥PA与PD∩PA=P项矛盾.
∴BF不可能垂直于平面PAD.
(2015春•双鸭山校级期末)如图,AB是圆O的直径,PA垂直圆O所在的平面,C是圆O上的点.
(1)求证:BC⊥平面PAC;
(2)设Q为PA的中点,G为△AOC的重心,求证:面OQG∥平面PBC.
正确答案
解:(1)∵AB是圆O的直径,∴BC⊥AC,
又∵PA⊥平面ABC,BC⊂平面ABC,∴BC⊥PA.
∵PA∩AC=A,∴BC⊥平面PAC;
(2)取延长OG,交AC于M,连结GM、QM,
∵G为△AOC的重心,∴OM是△AOC的中线,
∵Q为PA的中点,M为AC的中点,∴QM∥PC,
∵QM⊄平面PBC,PC⊂平面PBC,∴QM∥平面PBC,
同理可得QO∥平面PBC,
∵QM、QO是平面OQG内的相交直线,∴平面OQG∥平面PBC.
解析
解:(1)∵AB是圆O的直径,∴BC⊥AC,
又∵PA⊥平面ABC,BC⊂平面ABC,∴BC⊥PA.
∵PA∩AC=A,∴BC⊥平面PAC;
(2)取延长OG,交AC于M,连结GM、QM,
∵G为△AOC的重心,∴OM是△AOC的中线,
∵Q为PA的中点,M为AC的中点,∴QM∥PC,
∵QM⊄平面PBC,PC⊂平面PBC,∴QM∥平面PBC,
同理可得QO∥平面PBC,
∵QM、QO是平面OQG内的相交直线,∴平面OQG∥平面PBC.
扫码查看完整答案与解析