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题型:简答题
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简答题

如图:已知BC是半径为1的半圆O的直径,A是半圆周上不同于B,C的点,F为弧AC的中点.在梯形ACDE中,DE∥AC且AC=2DE,平面ACDE⊥平面ABC.求证:

(1)直线AB⊥平面ACDE;    

(2)直线BE∥平面DOF.

正确答案

证明:(1)∵BC是半圆O的直径,A是半圆周上不同于B,C的点AC

∴∠BAC=90°,∴AC⊥AB

∵平面ACDE⊥平面ABC,平面ACDE∩平面ABC=AC,AB⊂平面ABC

∴由两个平面垂直的性质得,AB⊥平面ACDE;

(2)如图,设OF∩AC=M,连接DM,OA

∵F为弧AC的中点,

∴M为AC的中点.

∵AC=2DE,DE∥AC

∴DE∥AM,DE=AM

∴四边形AMDE为平行四边形.

∴DM∥AE

∵DM⊄平面ABE,AE⊂平面ABE

∴DM∥平面ABE

∵O为BC中点

∴OM为三角形ABC的中位线

∴OM∥AB

∵OM⊄平面ABE,AB⊂平面ABE

∴OM∥平面ABE

∵OM⊂平面OFD,DM⊂平面OFD,OM∩DM=M

∴由两个平面平行的判定定理可知,平面OFD∥平面ABE,

∵BE⊂平面ABE,

∴直线BE∥平面DOF.

解析

证明:(1)∵BC是半圆O的直径,A是半圆周上不同于B,C的点AC

∴∠BAC=90°,∴AC⊥AB

∵平面ACDE⊥平面ABC,平面ACDE∩平面ABC=AC,AB⊂平面ABC

∴由两个平面垂直的性质得,AB⊥平面ACDE;

(2)如图,设OF∩AC=M,连接DM,OA

∵F为弧AC的中点,

∴M为AC的中点.

∵AC=2DE,DE∥AC

∴DE∥AM,DE=AM

∴四边形AMDE为平行四边形.

∴DM∥AE

∵DM⊄平面ABE,AE⊂平面ABE

∴DM∥平面ABE

∵O为BC中点

∴OM为三角形ABC的中位线

∴OM∥AB

∵OM⊄平面ABE,AB⊂平面ABE

∴OM∥平面ABE

∵OM⊂平面OFD,DM⊂平面OFD,OM∩DM=M

∴由两个平面平行的判定定理可知,平面OFD∥平面ABE,

∵BE⊂平面ABE,

∴直线BE∥平面DOF.

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简答题

如图1,在直角梯形ABCD中,∠A=∠B=90°,AD=2,BC=3,EF∥AB,且AE=1,M,N分别是FC,CD的中点.将梯形ABCD沿EF折起,使得BM=1,连接AD,BC,AC得到(图2)所示几何体.

(Ⅰ)证明:BC⊥平面ABFE;

(Ⅱ)证明:AF∥平面BMN.

正确答案

证明:(Ⅰ)由已知得到BF=BM=F=,∴∠BFC=60°,由余弦定理得到BC=,∴BC2+BF2=FC2,∴BC⊥FB,

又AB⊥BC,∴BC⊥平面ABFE;

(Ⅱ)连接DF,∵M,N是FC,CD的中点,∴MN∥DF,

∵DE∥FC,AE∥FB,

∴平面AED∥平面BFM,并且,∠A=∠B=90°,EF∥AB,

∴几何体AED-BFM是正三棱柱,∴AB∥DM∴AD∥BM,

∴平面ADF∥平面BMN.

又AF⊂平面ADF,

∴AF∥平面BMN.

解析

证明:(Ⅰ)由已知得到BF=BM=F=,∴∠BFC=60°,由余弦定理得到BC=,∴BC2+BF2=FC2,∴BC⊥FB,

又AB⊥BC,∴BC⊥平面ABFE;

(Ⅱ)连接DF,∵M,N是FC,CD的中点,∴MN∥DF,

∵DE∥FC,AE∥FB,

∴平面AED∥平面BFM,并且,∠A=∠B=90°,EF∥AB,

∴几何体AED-BFM是正三棱柱,∴AB∥DM∴AD∥BM,

∴平面ADF∥平面BMN.

又AF⊂平面ADF,

∴AF∥平面BMN.

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简答题

已知矩形ABPD,点C为BP的中点,AD=2,AB=1,将△CDP沿CD折起成四棱锥P′-ABCD,其中∠AP′D=90°

(1)求证:AC⊥平面P′CD;

(2)求CD与平面AP′D所成角的正弦值.

正确答案

解:(1)证明:矩形ABPD中,点C为BP的中点,AD=2,AB=1,

∴AC=DC=

∴AC2+CD2=AD2

∴AC⊥CD;

又∠AP′D=90°,∴P′D⊥AP′,

又P′D⊥P′C,且P′C∩P′A=P′,

AP′⊂平面ACP′,P′C⊂平面ACP′,

∴P′D⊥平面ACP′;

又AC⊂平面ACP′,

∴P′D⊥AC;

又P′D∩CD=D,P′D⊂平面P′CD,CD⊂平面P′CD,

∴AC⊥平面P′CD;

(2)如图所示,

由(1)知,AC⊥平面CP′D,

AC⊂平面ACD,∴平面ACD⊥平面CP′D;

取CD的中点G,连接P′G,

则P′G⊥CD,

又平面ACD∩平面CP′D=CD,

P′G⊂平面CP′D,

∴P′G⊥平面ACD;

∴P′G==,;

设CH⊥平面AP′D,垂足为H,连接DH,则∠CDH为直线CD与平面AP′D所成的角,

由三棱锥的体积相等,得出

S△AP′D•CH=S△ACD•P′G,

•1••CH=

解得CH=

∴sin∠CDH===

即CD与平面AP′D所成角的正弦值为

解析

解:(1)证明:矩形ABPD中,点C为BP的中点,AD=2,AB=1,

∴AC=DC=

∴AC2+CD2=AD2

∴AC⊥CD;

又∠AP′D=90°,∴P′D⊥AP′,

又P′D⊥P′C,且P′C∩P′A=P′,

AP′⊂平面ACP′,P′C⊂平面ACP′,

∴P′D⊥平面ACP′;

又AC⊂平面ACP′,

∴P′D⊥AC;

又P′D∩CD=D,P′D⊂平面P′CD,CD⊂平面P′CD,

∴AC⊥平面P′CD;

(2)如图所示,

由(1)知,AC⊥平面CP′D,

AC⊂平面ACD,∴平面ACD⊥平面CP′D;

取CD的中点G,连接P′G,

则P′G⊥CD,

又平面ACD∩平面CP′D=CD,

P′G⊂平面CP′D,

∴P′G⊥平面ACD;

∴P′G==,;

设CH⊥平面AP′D,垂足为H,连接DH,则∠CDH为直线CD与平面AP′D所成的角,

由三棱锥的体积相等,得出

S△AP′D•CH=S△ACD•P′G,

•1••CH=

解得CH=

∴sin∠CDH===

即CD与平面AP′D所成角的正弦值为

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简答题

如图,在棱长为1的正方体ABCD-A1B1C1D1中,AC与BD交于点E,CB与CB1交于点F.

(I)求证:A1C⊥平BDC1

(II)求二面角B-EF-C的大小(结果用反三角函数值表示).

正确答案

证明:(Ⅰ)∵A1A⊥底面ABCD,则AC是A1C在底面ABCD的射影.

∵AC⊥BD.∴A1C⊥BD.

同理A1C⊥DC1,又BD∩DC1=D,

∴A1C⊥平面BDC1

(Ⅱ)取EF的中点H,连接BH、CH,

,∴BH⊥EF.

同理CH⊥EF.

∴∠BHC是二面角B-EF-C的平面角.

又E、F分别是AC、B1C的中点,∴

∴△BEF与△CEF是两个全等的正三角形.

故BH=CH=

于是在△BCH中,由余弦定理,得cos∠BHC=

故二面角B-EF-C的大小为π-arccos

解析

证明:(Ⅰ)∵A1A⊥底面ABCD,则AC是A1C在底面ABCD的射影.

∵AC⊥BD.∴A1C⊥BD.

同理A1C⊥DC1,又BD∩DC1=D,

∴A1C⊥平面BDC1

(Ⅱ)取EF的中点H,连接BH、CH,

,∴BH⊥EF.

同理CH⊥EF.

∴∠BHC是二面角B-EF-C的平面角.

又E、F分别是AC、B1C的中点,∴

∴△BEF与△CEF是两个全等的正三角形.

故BH=CH=

于是在△BCH中,由余弦定理,得cos∠BHC=

故二面角B-EF-C的大小为π-arccos

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简答题

如图,四棱锥P-ABCD的底面ABCD为矩形,且PD⊥平面ABCD,且PD=CD,设点E,F分别为棱PB,PC的中点

(1)求证:EF∥平面PAD;

(2)求证:PC⊥平面DEF.

正确答案

证明:(1)由已知EF为△PBC的中位线,所以EF∥BC,

又因为BC∥AD,所以EF∥AD,

而AD⊂平面PAD,EF⊄平面PAD,所以EF∥平面PAD

(2)由已知PC在平面ABCD中的射影为CD,BC⊆面ABCD,BC⊥CD,

由三垂线定理可知:BC⊥PC,

而EF∥BC,所以PC⊥EF,

又因为△PCD为等腰三角形,F为PC中点,所以PC⊥DF,

又因为EF∩DF=F,所以PC⊥平面DEF.

解析

证明:(1)由已知EF为△PBC的中位线,所以EF∥BC,

又因为BC∥AD,所以EF∥AD,

而AD⊂平面PAD,EF⊄平面PAD,所以EF∥平面PAD

(2)由已知PC在平面ABCD中的射影为CD,BC⊆面ABCD,BC⊥CD,

由三垂线定理可知:BC⊥PC,

而EF∥BC,所以PC⊥EF,

又因为△PCD为等腰三角形,F为PC中点,所以PC⊥DF,

又因为EF∩DF=F,所以PC⊥平面DEF.

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