- 直线、平面平行的判定及其性质
- 共5998题
如图,在边长为a的菱形ABCD中,∠ABC=60°,PC⊥面ABCD,E,F是PA和AB的中点。
(1)求证: EF∥平面PBC;
(2)求E到平面PBC的距离。
正确答案
(1)证明:∵AE=PE,AF=BF,
∴EF∥PB,
又PB平面PBC,EF
平面PBC,
∴EF∥平面PBC。
(2)解:在面ABCD内作过F作FH⊥BC于H,
∵PC⊥面ABCD,PC面PBC,
∴面PBC⊥面ABCD,
又面PBC∩面ABCD=BC,FH⊥BC,FH面ABCD,
∴FH⊥面ABCD,
又EF∥面PBC,故点E到平面PBC的距离等于点F到平面PBC的距离FH。
在直角三角形FBH中,,
,
故点E到平面PBC的距离等于点F到平面PBC的距离,等于。
如图,在直三棱柱ABC-A1B1C1中,AC=3,BC=4,AB=5,AA1=4,点D是AB的中点。
(Ⅰ)求证:AC⊥BC1;
(Ⅱ)求证:AC1//平面CDB1;
(Ⅲ)求异面直线 AC1与 B1C所成角的余弦值。
正确答案
(Ⅰ)证明:直三棱柱ABC-A1B1C1,底面三边长BC=3,BA=4AB=5,
∴AC⊥BC,且BC1在平面ABC内的射影为BC,
∴AC⊥BC1。
(Ⅱ)证明: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,AC1
平面CDB1,
∴AC1//平面CDB1。
(Ⅲ)解:∵DE//AC1,
∴∠CED为AC1与B1C所成的角,
在△CED中,ED=AC1=
,CD=
AB=
,CE=
CB1=2
,
∴,
∴异面直线AC1与B1C所成角的余弦值是。
在正方体ABCD-A1B1C1D1中,E、F分别为AB、BC的中点。
(Ⅰ)求证:EF// 平面A1C1B;
(Ⅱ)求证:B1D⊥平面A1C1B。
正确答案
证明:(Ⅰ)连结AC,则AC∥EF,
∴∥AC,
∴EF∥,
∴EF// 面A1C1B。
(Ⅱ)连结,则
,
∵,
∴,
∴,
同理可证:,
∴B1D⊥平面A1C1B。
如图,四棱锥C-ABCD中,△ABC为正三角形,AE⊥平面ABC,BD⊥平面ABC,M为DC上一点,BD=BC=2AE=2。
(Ⅰ)求证:AE∥平面BCD;
(Ⅱ)当EM⊥BD时,求二面角M-AB-C的正切值。
正确答案
证明:(Ⅰ)∵AE⊥平面ABC,BD⊥平面ABC
∴AE∥BD 而AE平面BCD,BD
平面BCD
∴AE∥平面BCD
(Ⅱ)∵BD⊥平面ABC
∴平面BCD⊥平面ABC
在平面BCD中过点M作MN⊥BC,垂足为N
则有MN⊥平面ABC,MN∥BD,
∴且MN∥AE
过N作NG⊥AB于G,连接MG,则MG⊥AB,所以∠MGN为二面角M-AB-C的一个平面角
在四边形AEMN中
∵∠EAN=∠ANM=∠NME=
∴四边形AEMN为矩形
∴MN=AE=1
∴M为CD的中点,N为BC的中点
在Rt△MNG中,MN=1,NG=BNsin∠ABC=
∴tan∠MGN=
如图,平行四边形ABCD中,BD⊥CD,正方形ADEF所在的平面和平面ABCD垂直,H是BE的中点,G是AE,DF的交点.
(1)求证:GH∥平面CDE;
(2)求证:BD⊥平面CDE.
正确答案
证明:(1)G是AE,DF的交点,
∴G是AE中点,
又H是BE的中点,
∴△EAB中,GH∥AB,
∵AB∥CD,
∴GH∥CD,
又∵CD平面CDE,GH
平面CDE
∴GH∥平面CDE
(2)平面ADEF⊥平面ABCD,交线为AD,
∵ED⊥AD,ED平面ADEF
∴ED⊥平面ABCD,
∴ED⊥BD,
又∵BD⊥CD,CD∩ED=D
∴BD⊥平面CDE.
如图,在底面是直角梯形的四棱锥P﹣ABCD中,∠DAB=90°,PA⊥平面 ABCD,PA=AB=BC=1,AD=2,M为PD中点.
(Ⅰ) 求证:MC∥平面PAB;
(Ⅱ)在棱PD上找一点Q,使二面角Q﹣AC﹣D的正切值为.
正确答案
解:(1)取PA的中点E,连接BE、EM,
则EM与BC平行且相等,
∴四边形BCME是平行四边形.
∴MC∥BE,
又MC面PAB,BE
面PAB,
∴MC∥平面PAB
(2)如图过Q作QF∥PA交AD于F,
∴QF⊥平面ABCD.
作FH⊥AC,H为垂足.
连接QH
∴∠QHF是二面角Q﹣AC﹣D的平面角.
设AF=x,
∴AH=FH=x,
FD=2﹣x.
又=
,
∴QF=,
在Rt△QFH中,tan∠QHF==
=
,
∴x=1.当Q为棱PD中点时,二面角Q﹣AC﹣D的正切值为.
如图所示,平面PAD⊥平面ABCD,ABCD为正方形,PA⊥AD,且PA=AD=2,E,F,G分别是线段PA,PD,CD的中点.
(1)求证:BC∥平面EFG;
(2)求三棱锥E﹣AFG的体积.
正确答案
(1)证明:∵E,F分别是线段PA、PD的中点,
∴EF∥AD.
又∵ABCD为正方形,
∴BC∥AD,
∴BC∥EF.
又∵BC平面EFG,EF
平面EFG,
∴BC∥平面EFG
(2)解:∵平面PAD⊥平面ABCD,CD⊥AD,
∴CD⊥平面PAD,即GD⊥平面AEF.
又∵EF∥AD,PA⊥AD,
∴EF⊥AE.
又∵,
∴=
.
如图,在四棱锥O﹣ABCD中,AD∥BC,AB=AD=2BC,OB=OD,M是OD的中点.求证:
(Ⅰ)直线MC∥平面OAB;
(Ⅱ)直线BD⊥直线OA.
正确答案
证明:(1)设N是OA的中点,连接MN,NB,
因为M是OD的中点,
所以MN∥AD,且2MN=AD,
又AD∥BC,AD=2BC,
所以MNBC是平行四边形,
所以MC∥NB,
又MC 不在平面OAB上,
NB平面OAB,
所以直线MC∥平面OAB;
(2)设H是BD的中点,连接AH,
因为AB=AD,所以AH⊥BD,
又因为OB=OD,所以OH⊥BD
所以BD⊥面OAH
所以BD⊥OA.
在多面体ABCDEF中,点O是矩形ABCD的对角线的交点,三角形CDE是等边三角形,棱EF∥BC且EF=BC.
(1)证明:FO∥平面CDE;
(2)设BC=CD,证明EO⊥平面CDF.
正确答案
证明:(1)证明:取CD中点M,连接OM.
在矩形ABCD中,OM∥BC,且 OM=
BC,
又 EF∥BC,且 EF=
BC,
则 EF∥OM,EF=OM,
连接EM,于是四边形EFOM为平行四边形.
∴FO∥EM.
又FO不在平面CDE内,且 EM在平面CDE内,
∴FO∥平面CDE.
(2)证明:连接FM,由(1)和已知条件,
在等边△CDE中,CM=DM,EM⊥CD,
且 EM=CD=
BC=EF,
因此,平行四边形EFOM为菱形,
从而,EO⊥FM,而FM∩CD=M,
∴CD⊥平面EOM,从而CD⊥EO.
而FM∩CD=M,
所以,EO⊥平面CDF.
如图,A、B
为圆柱OO1的母线,BC是底面圆O的直径,D、E分别是A
、C
的中点,DE⊥面CB
(1)证明:DE∥面ABC;
(2)若B=BC,求C
与面B
C所成角的正弦值.
正确答案
(1)证明:连接EO,OA.
∵E,O分别是C、BC的中点,
∴EO∥B,又DA∥B
,且DA=EO=
B
,
∴四边形AOED是平行四边形,即DE∥OA,DE面ABC,
∴DE∥面ABC.
2)解:作过C的母线C,连接
,则
是上底面的直径,
连接O1,得
O1∥AO,
又AO⊥面CB,
所以,O1⊥面CB
,
连接CO1,则∠CO1为C
与面B
C所成角,
设B=BC=2,则
C=
=
,
O1=1,
在RT△O1C中,sin∠
CO1=
=
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