- 直线、平面平行的判定及其性质
- 共5998题
如图,棱柱ABCD-A1B1C1D1的底面ABCD为菱形,AC∩BD=O,侧棱AA1⊥BD,点F为DC1的中点,
(1)证明:OF∥平面BCC1B1;
(2)证明:平面DBC1⊥平面ACC1A1。
正确答案
证明:(1)∵四边形ABCD为菱形且AC∩BD=O,
∴O是BD的中点,
又点F为DC1的中点,则在△DBC1中,OF∥BC1,
∵OF平面BCC1B1,B1C1
平面BCC1B1,
∴OF∥平面BCC1B1;
(2)∵四边形ABCD为菱形,
∴BD⊥AC,
又BD⊥AA1,AA1∩AC =A,且AA1、AC平面ACC1A1,
∴BD⊥平面ACC1A1,
∵BD平面DBC1,
∴平面DBC1⊥平面ACC1A1。
如图,四棱锥P-ABCD的底面ABCD为一直角梯形,其中BA⊥AD,CD⊥AD,CD=AD=2AB,PA⊥底面ABCD,E是PC的中点。
(1)求证:BE//平面PAD;
(2)若AB=1,PA=2,求三棱锥E-DBC的体积。
正确答案
解:(1)取CD的中点M,连接EM,BM,则四边形ABCD为矩形
∴
又∵
∴平面EBM∥平面APD
而平面EBM
∴BE∥平面PAD;
(2)连接AC,BD,AC与BM交于点O,连接EO,则EO⊥AC,EO=
∴平面ABCD
∴。
如图,正方形ABCD和四边形ACEF所在的平面互相垂直,CE⊥AC,EF∥AC,AB=,CE=EF=1。
(1)求证:AF∥平面BDE
(2)求证:CF⊥平面BDE;
(3)求二面角A-BE-D的大小。
正确答案
解:(1)设AC与BD交于点G
因为EF∥AG,且
所以四边形ACEF为平行四边形,
所以AF∥EG
因为EG平面BDE,AF
平面BDE,
所以AF∥平面BDE;
(2)因为正方形ABCD和四边形ACEF所在的平面互相垂直,且CE⊥AC,
所以CE⊥平面ABCD
如图,以C为原点,建立空间直角坐标系C-xyz
则,
,
,
所以,
所以
所以CF⊥BE,CF⊥DE,
所以CF⊥平面BDE;
(3)由(2)知是平面BDE的一个法向量,
设平面ABE的法向量n=(x,y,z),则
即
所以x=0,且
令y=1,则
所以
从而
因为二面角A-BE-D为锐角,
所以二面角A-BE-D的大小为。
如图,正方形ABCD的边长为13,平面ABCD外一点P到正方形各顶点的距离都是13,M,N分别是PA,DB上的点,且PM:MA=BN:ND=5:8。
(1)求证:直线MN∥平面PBC;
(2)求线段MN的长.
正确答案
(1)证明:连接AN并延长交BC于E,连接PE,
则由AD∥BC,得,
,
,
∴MN∥PE,
又平面PBC,
平面PBC,
∴MN∥平面PBC。
(2)解:由PB=BC=PC=13,得∠PBC=60°;
由,知
,
由余弦定理可得,,
。
如图,在六面体ABCD-A1B1C1D1中,四边形ABCD是边长为2的正方形,四边形A1B1C1D1是边长为1的正方形,DD1⊥平面A1B1C1D1,DD1⊥平面ABCD,DD1=2。
(1)求证:A1C1与AC共面,B1D1与BD共面;
(2)求证:平面A1ACC1⊥平面B1BDD1;
(3)求二面角A-BB1-C的大小(用反三角函数值表示)。
正确答案
解:(1)∵平面
,
平面
∴,
平面平面
于是,
设分别为
的中点,连结
,
有
∴,
于是
由,得
,
故,
与
共面
过点作
平面
于点O,
则,连结
,
于是,
,
∴
∵,
∴
∵,
∴
所以点O在BD上,故与
共面。
(2)证明:∵平面
,
∴,
又(正方形的对角线互相垂直),
与
是平面
内的两条相交直线,
∴平面
又平面过AC,
∴平面平面
。
(3)∵直线是直线
在平面
上的射影,
,
根据三垂线定理,有
过点A在平面内作
于
,连结
,
则平面
,
于是,
所以,是二面角
的一个平面角
根据勾股定理,有
∵,有
,
,
,
,
,
二面角的大小为
。
已知正方形ABCD,E、F分别是AB、CD的中点,将△ADE沿DE折起,如图所示,记二面角A-DE-C的大小为θ(0<θ<π)。
(1)证明BF∥平面ADE;
(2)若△ACD为正三角形,试判断点A在平面BCDE内的射影G是否在直线EF上,证明你的结论,并求角θ的余弦值。
正确答案
解:(1)证明:E、F分别是正方形ABCD的边AB、CD的中点
∴ED∥FD,且EB=FD,
∴四边形EBFD是平行四边形,
∴EF∥ED
∵BD平面AED,而BF
平面AED
∴BF∥平面AED。
(2)点A在平面BCDE内的射影G在直线EF上,
过点A用AG⊥平面BCDE,垂足为G,连结GC,GD
∵△ACD为正三角形
∴AC=AD,
∴GC=GD,
∴G在CD的垂直平分线上,
又∵EF是CD的垂直平分线,
∴点A在平面BCDE内的射影G在直线EF上。
过G作GH⊥ED,垂足为H,连结AH,则AH⊥DE
∴∠AHG是二面角A-DE-C的平面角,即∠AHG=θ
设原正方形ABCD的边长为2a,连结AF
在折后图的△AEF中,AF=a,EF=2AE=2a,
∴△AEF为直角三角形,AG·EF=AE·AF,
∴AC=
在Rt△ADE中,AH·DE=AD·AE,
∴AH=,
∴
∴。
如图所示,四棱锥P-ABCD中,底面ABCD为正方形,PD⊥平面ABCD,PD=AB=2,E、F、G分别为PC、PD、BC的中点,
(1)求证:PA∥平面EFG;
(2)求三棱锥P-EFC的体积.
正确答案
(1)怎么:如图,取AD的中点H,连接GH,FH,
∵E,F分别为PC,PD的中点,
∴EF∥CD,
∵G,H分别是BC,AD的中点,
∴GH∥CD,
∴EF∥CH,∴E,F,H,G四点共面,
∵F、H分别为DP,DA的中点,
∴PA∥FH,
∵PA面EFG,FH
面EFG,
∴PA∥面EFG。
(2)解:由题意易得GC⊥面PCD,
∴三棱锥P-EFG可以GC为高,△PEF为底,
,
∴,
,
∴。
如图,棱柱ABCD-A1B1C1D1的底面ABCD为菱形,AC∩BD=O,侧棱AA1⊥BD,点F为DC1的中点,
(1)证明:OF∥平面BCC1B1;
(2)证明:平面DBC1⊥平面ACC1A1。
正确答案
证明:(1)∵四边形ABCD为菱形且AC∩BD=O,
∴O是BD的中点,
又点F为DC1的中点,则在△DBC1中,OF∥BC1,
∵OF平面BCC1B1,B1C1
平面BCC1B1,
∴OF∥平面BCC1B1;
(2)∵四边形ABCD为菱形,
∴BD⊥AC,
又BD⊥AA1,AA1∩AC =A,且AA1、AC平面ACC1A1,
∴BD⊥平面ACC1A1,
∵BD平面DBC1,
∴平面DBC1⊥平面ACC1A1。
如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是边长为a的正方形,E,F分别为PC,BD的中点,侧面PAD⊥底面ABCD,且PA=PD=AD,
(1)求证:EF∥平面PAD;
(2)求证:平面PAB⊥平面PCD.
正确答案
证明:(1)如图,连接AC,则F是AC的中点,
因E为PC的中点,
故在△CPA中,EF∥PA,
又PA平面PAD,EF
平面PAD,
所以EF∥平面PAD。
(2)因为平面PAD⊥平面ABCD,平面PAD∩平面ABCD=AD,
又CD⊥AD,
所以CD⊥平面PAD,所以CD⊥PA,
又,
所以△PAD是等腰直角三角形,且∠APD=90°,即PA⊥PD,
又CD∩PD=D,
所以PA⊥平面PCD,
又PA平面PAB,
所以平面PAB⊥平面PCD.
如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是矩形,PA⊥平面ABCD,AP=AB,BP=BC=2,E,F分别是PB,PC的中点.
(Ⅰ)证明:EF∥平面PAD;
(Ⅱ)求三棱锥E-ABC的体积V。
正确答案
(Ⅰ)证明:在△PBC中,E,F分别是PB,PC的中点,
∴EF∥BC,
又BC∥AD,
∴EF∥AD,
又∵AD平面PAD,EF
平面PAD,
∴EF∥平面PAD.
(Ⅱ)连接AE,AC,EC,
过E作EG∥PA交AB于点G,
则EG⊥平面ABCD,且,
在△PAB中,AP=AB,∠PAB=90°,BP=2,
∴,
∴,
∴。
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