- 直线、平面平行的判定及其性质
- 共5998题
已知如图:平行四边形ABCD中,BC=6,正方形ADEF 所在平面与平面ABCD垂直,G、H分别是DF、BE的中点.
(1)求证:GH∥平面CDE;
(2)若CD=2,DB=4,求四棱锥F-ABCD的体积。
正确答案
(1)证明:∵EF∥AD,AD∥BC,
∴EF∥BC且EF=AD=BC,
∴四边形EFBC是平行四边形,
∴H为FC的中点,
又∵G是FD的中点,
∴HG∥CD,
∵平面CDE,
平面CDE,
∴GH∥平面CDE。
(2)解:∵平面ADEF⊥平面ABCD,交线为AD,且FA⊥AD,
∴FA⊥平面ABCD,
∵BC=6,
∴FA=6,
又∵,
,
∴BD⊥CD,
∴,
∴。
在三棱锥P-ABC中,△PAC和△PBC是边长为的等边三角形,AB=2,O,D分别是AB,PB的中点,
(1)求证:OD∥平面PAC;
(2)求证:平面PAB⊥平面ABC;
(3)求三棱锥P-ABC的体积。
正确答案
解:(1)∵O,D分别是AB,PB的中点,
∴,
,
∴OD∥平面PAC;
(2)连结OC,OP,
,O为AB的中点,AB=2,
∴OC⊥AB,OC=1,
同理,,
又,
∴,
∴,
∴PO⊥OC,
,
∴,
,
∴平面PAB⊥平面ABC;
(3)由(2)可知OP垂直平面ABC,
∴OP为三棱锥P-ABC的高,且OP=1,
∴。
在直平行六面体AC1中,四边形ABCD是菱形,∠DAB=60°,AC∩BD=O,AB=AA1,
(1)求证:C1O∥平面AB1D1;
(2)求证:平面AB1D1⊥平面ACC1A1。
正确答案
证明:(1)连接A1C1交B1D1于O1,连接AO1,
在平行四边形AA1C1C中,C1O1∥AO,C1O1=AO,
∴四边形AOC1O1为平行四边形,
∴C1O∥AO1,
∵C1O平面AB1D1,AO1
平面AB1D1,
∴C1O∥平面AB1D1。
(2)在直平行六面体AC1中,A1A⊥平面A1B1C1D1,
∴A1A⊥B1D1,
∵四边形A1B1C1D1为菱形,
∴B1D1⊥A1C1,
∵A1C1∩AA1=A1,A1C1平面ACC1A1,AA1
平面ACC1A1,
∴B1D1⊥平面ACC1A1,
∵B1D1平面AB1D1,
∴平面AB1D1⊥平面ACC1A1。
如图,在三棱柱ABC-A1B1C1中,侧面ABB1A1、ACC1A1均为正方形,∠BAC=90°,D为BC的中点,
(1)求证:A1B∥平面ADC1;
(2)求证:C1A⊥B1C。
正确答案
证明:(1)如图,连接A1C,设A1C交AC1于点O,连接OD,
因为四边形ACC1A1为正方形,所以O为A1C的中点,
又D为BC的中点,
所以OD为△A1BC的中位线,
所以A1B∥OD,
因为OD平面ADC1,A1B
平面ADC1,
所以A1B∥平面ADC1。
(2)由(1)可知,C1A⊥CA1,
因为侧面ABB1A1是正方形,AB⊥AA1,且∠BAC=90°,
所以AB⊥平面ACC1A1,
又AB∥A1B1,
所以A1B1⊥平面ACC1A1,
又因为C1A平面ACC1A1,所以A1B1⊥C1A,
所以C1A⊥平面A1B1C,
又B1C平面A1B1C,
所以C1A⊥B1C。
如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD为平行四边形,∠ADC=45°,AD=AC=1,O为AC中点,PO⊥平面ABCD,PO=2,M为PD中点,
(Ⅰ)证明:PB∥平面ACM;
(Ⅱ)证明:AD⊥平面PAC;
(Ⅲ)求直线AM与平面ABCD所成角的正切值.
正确答案
(Ⅰ)证明:连接BD,MO,
在平行四边形ABCD中,因为O为AC的中点,所以O为BD的中点,
又M为PD的中点,所以PB∥MO。
因为平面ACM,
平面ACM,
所以PB∥平面ACM。
(Ⅱ)证明:因为,且AD=AC=1,
所以,即AD⊥AC,
又PO⊥平面ABCD,平面ABCD,
所以PO⊥AD,
而AC∩PO=O,
所以AD⊥平面PAC。
(Ⅲ)解:取DO的中点N,连接MN,AN,
因为M为PD的中点,
所以MN∥PO,且,
由PO⊥平面ABCD,得MN⊥平面ABCD,
所以∠MAN是直线AM与平面ABCD所成的角,
在Rt△DAO中,,
所以,
从而,
在Rt△ANM中,,
即直线AM与平面ABCD所成角的正切值为。
在四棱锥P-ABCD中,△PBC为正三角形,AB⊥平面PBC,AB∥CD,AB=DC,E为PD中点。
(1)求证:AE∥平面PBC;
(2)求证:AE⊥平面PDC。
正确答案
证明:(1)取PC的中点F,连接BF,EF,
在三角形PCD中,因为E,F是中点,
∴EF∥CD,EF=CD,
而AB∥CD,AB=CD,
所以四边形ABFE为平行四边形,
∴AE∥BF,
又∵BF面BPC,AE
面BPC,
∴AE∥面BPC。
(2)∵AB⊥面BPC,AB∥CD,
∴CD⊥面BPC,
又∵BF面BPC,
∴CD⊥BF,
又因为△PBC是正三角形,F为PC的中点,
∴BF⊥PC,而PC∩CD=C,PC面DPC,CD
面DPC,
∴BF⊥面DPC,
∵AE∥BF,
∴AE⊥面DPC。
如图,在三棱柱ABC-A1B1C1中,侧棱A1A垂直于底面ABC,AC=3,BC=4,AB=5,点D是 AB的中点。
(I)求证:AC1//平面CDB1;
(II)求证:AC⊥BC1。
正确答案
证明:(1)设CB1与C1B的交点为E,连结DE,
∵D是AB的中点,E是BC1的中点,
∴DE//AC1,
∵DE平面CDB1,而AC1
平面CDB1,
∴AC1//平面CDB1。
(2)三棱柱ABC-A1B1C1中,底面三边长AC=3,BC=4,AB=5,
∴AC2+BC2=AB2,
∴AC⊥BC, ①
又侧棱垂直于底面ABC,
∴CC1⊥AC, ②
又BC∩CC1=C, ③
由①②③,得AC⊥面BCC1,
又BC1平面BCC1,
∴AC⊥BC1。
如图所示,凸多面体ABCED中,⊥平面ABC,CE⊥平面ABC,AC=AD=AB=1,BC=,CE=2,F为BC的中点.
(1)求证:AF∥面BDE;
(2)求证:平面BDE⊥平面BCE;
(3)求VB-ACED.
正确答案
证明:(Ⅰ)作BE的中点G,连接GF,GD,∴GF为三角形BCE的中位线,
∴GF∥EC∥DA,GF=CE=DA,…(5分)
∴四边形GFAD为平行四边形,
∴AF∥GD,又GD⊂平面BDE,
∴AF∥平面BDE.…(7分)
(Ⅱ)∵AB=AC,F为BC的中点,
∴AF⊥BC,又GF⊥AF,∴AF⊥平面BCE,…(10分)
∵AF∥GD,∴GD⊥平面BCE,又GD⊂平面BDE,
∴平面BDE⊥平面BCE.…(12分)
(Ⅲ)∵AD⊥平面ABC,CE⊥平面ABC,
∴四边形ACED为梯形,且平面ABC⊥平面ACED,
∵BC2=AC2+AB2,∴AB⊥AC,…(14分)
∵平面ABC∩平面ACED=AC,∴AB⊥平面ACED,
即AB为四棱锥B-ACED的高,
∴VB-ACED=•SACED•AB=
×
×(1+CE)×1×1=
.…(15分)
如图,在四棱锥P-ABCD中,底面是边长为的菱形,且∠BAD=120°,且PA⊥平面ABCD,PA=
,M,N分别为PB,PD的中点。
(Ⅰ)证明:MN∥平面ABCD;
(Ⅱ)过点A作AQ⊥PC,垂足为点Q,求二面角A-MN-Q的平面角的余弦值
正确答案
解:(Ⅰ)如图连接BD
∵M,N分别为PB,PD的中点,
∴在PBD中,MN∥BD
又MN平面ABCD,
∴MN∥平面ABCD;
(Ⅱ)如图建系:A(0,0,0),P(0,0,),M(
,
,0),N(
,0,0),C(
,3,0)
设Q(x,y,z),
则
∵,
∴
由,得:
即:
对于平面AMN:设其法向量为
∵
则.
∴
同理对于平面AMN得其法向量为
记所求二面角A-MN-Q的平面角大小为,
则
∴所求二面角A-MN-Q的平面角的余弦值为。
已知直角梯形ABCD中,AB∥CD,AB⊥BC,AB=1,BC=2,CD=1+,过A作AE⊥CD.垂足为E,G,F分别为AD,CE的中点,现将△ADE沿AE折叠,使得DE⊥EC,
(Ⅰ)求证:FG∥面BCD;
(Ⅱ)设四棱锥D-ABCE的体积为V,其外接球体积为V′,求V:V′的值。
正确答案
(Ⅰ)证明:取AB中点H,连接GH,FH,
∴GH∥BD,FH∥BC,
∴GH∥面BCD,FH∥面BCD,
∴面FHG∥面BCD,
∴GF∥面BCD。
(Ⅱ)解:V=,
又外接球半径,
∴,
∴。
扫码查看完整答案与解析