- 直线、平面平行的判定及其性质
- 共5998题
如图,在四面体ABCD中,CB=CD,AD⊥BD,点E、F分别是AB、BD的中点。求证:
(1)直线EF∥平面ACD;
(2)平面EFC⊥平面BCD。
正确答案
解:(1)在△ABD中,因为E、F分别是AB、BD的中点,
所以EF∥AD
又AD平面ACD,EF
平面ACD,
所以直线EF∥平面ACD。
(2)在△ABD中,因为AD⊥BD,EF∥AD,
所以EF⊥BD
在△BCD中,因为CD=CB,F为BD的中点,
所以CF⊥BD
因为EF平面EFC,CF
平面EFC,EF与CF交于点F,
所以BD⊥平面EFC
又因为BD平面BCD,
所以平面EFC⊥平面BCD。
如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是正方形,侧棱PD⊥底面ABCD,PD=DC,E是PC的中点,作EF⊥PB交PB于点F。
(Ⅰ)证明:PA∥平面EDB;
(Ⅱ)证明:PB⊥平面DEF。
正确答案
(Ⅰ)证明:连结AC,AC交BD于O,连结EO,
∵底面ABCD是正方形,
∴点O是AC的中点,
在中,EO是中位线,
∴PA∥EO,
而EO平面EDB且PA
平面EDB,
所以,PA∥平面EDB。
(Ⅱ)证明:∵PD⊥底面ABCD且DC底面ABCD,
∴,
∵PD=DC,
可知是等腰直角三角形,而DE是斜边PC的中线,
∴, ①
同理:由PD⊥底面ABCD,得PD⊥BC,
∵底面ABCD是正方形,有DC⊥BC,
∴BC⊥平面PDC,
而DE平面PDC,
∴, ②
由①和②推得平面PBC,
而PB平面PBC,
∴,
又且
,
所以PB⊥平面EFD。
如图,四棱锥S-ABCD的底面是正方形,每条侧棱的长都是底面边长的倍,P为侧棱SD上的点.
(Ⅰ)求证:AC⊥SD;
(Ⅱ)若SD⊥平面PAC,则侧棱SC上是否存在一点E,使得BE∥平面PAC.若存在,求SE:EC的值;若不存在,试说明理由.
正确答案
(Ⅰ)连BD,设AC交BD于O,由题意SO⊥AC,
在正方形ABCD中,AC⊥BD,
所以AC⊥面SBD,
所以AC⊥SD.
(Ⅱ)若SD⊥平面PAC,设正方形ABCD的边长为a,
则SD=a,OD=
a,可得PD=
a,
故可在SP上取一点N,使PN=PD,
过N作PC的平行线与SC的交点即为E,连BN.
在△BDN中知BN∥PO,
又由于NE∥PC,故平面BEN∥面PAC,
得BE∥面PAC,
由于SN:NP=2:1,
故SE:EC=2:1.
如图,正方体ABCD-A1B1C1D1中,E,F分别为BB1和A1D1的中点.证明:向量、
、
是共面向量.
正确答案
连结A1D、BD,取A1D中点G,连结FG、BG,
则有FGDD1,BE
DD1,
∴FGBE,可得四边形BEFG为平行四边形.
∴EF∥BG.
∵EF⊄平面A1BD,BG⊂平面A1BD,∴EF∥平面A1BD.
同理可得B1C∥平面A1BD,而向量是平面A1BD内的向量
∴向量、
、
都与平面A1BD平行.
由此可得:将向量、
、
作适当的平移后,可以共面于平面A1BD
即、
、
是共面向量.
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)连结AC,则F是AC的中点,E为PC的中点,
故在△CPA中,EF∥PA,…(2分)
∵PA⊂平面PAD,EF⊄平面PAD,
∴EF∥平面PAD…(6分)
(2)因为平面PAD⊥平面ABCD,平面PAD∩平面ABCD=AD,CD⊥AD,
所以,CD⊥平面PAD,
∵PA⊂平面PAD,
∴CD⊥PA
又PA=PD=AD,
所以△PAD是等腰直角三角形,且∠APD=,即PA⊥PD
又CD∩PD=D,∴PA⊥平面PCD,
又PA⊂平面PAB,
∴平面PAB⊥平面PCD…(12分)
如图,在棱长为2的正方体ABCD﹣A1B1C1D1中,E为BC的中点,F为DC1的中点.
(1)求证:BD1∥平面C1DE;
(2)求三棱锥A﹣BDF的体积.
正确答案
解:(1)证明:连接D1C与DC1交于点F,连接EF
因为E为BC的中点,F为DC1的中点.
所以EF∥BD1
又 EF平面C1DE,BD1
平面C1DE
所以BD1∥平面C1DE
(2)由于点F到平面ABD的距离为1
故三棱锥A﹣BDF的体积.
如图所示,四棱锥P﹣ABCD的底面ABCD是正方形,PA⊥底面ABCD,且PA= AB,E是PA的中点.
(Ⅰ)判断直线PC与平面BDE的位置关系,并加以证明;
(Ⅱ)求二面角E﹣BD﹣A的大小.
正确答案
解:(Ⅰ)直线PC∥平面EBD
证明:连接AC,设AC∩BD=O,连接EO
∵四边形ABCD是正方形,
∴O是AC的中点
∵E是PA的中点,
∴EO∥PC
PC平面EBD,EO
平面EBD,
∴PC∥平面EBD
(Ⅱ)解:∵PA⊥平面ABCD,
∴PA⊥BD
∵BD⊥AC,PA∩AC=A,
∴BD⊥平面PAC
∴BD⊥AO,BD⊥EO,
∴∠EOA是二面角E﹣BD﹣C的平面角
设AB=1,则PA== ,EA=
=AO
在Rt△EAO中,∴∠EOA=45°
∴二面角E﹣BD﹣C的平面角为45°.
如图,在四面体ABCD中,CB=CD,AD⊥BD,点E、F分别是AB、BD的中点。求证:
(1)直线EF∥平面ACD;
(2)平面EFC⊥平面BCD。
正确答案
解:(1)在△ABD中,因为E、F分别是AB、BD的中点,
所以EF∥AD
又AD平面ACD,EF
平面ACD,
所以直线EF∥平面ACD。
(2)在△ABD中,因为AD⊥BD,EF∥AD,
所以EF⊥BD
在△BCD中,因为CD=CB,F为BD的中点,
所以CF⊥BD
因为EF平面EFC,CF
平面EFC,EF与CF交于点F,
所以 BD⊥平面EFC
又因为BD平面BCD,
所以平面EFC⊥平面BCD。
如图,在底面是矩形的四棱锥P﹣ABCD中,PA⊥面ABCD,E、F为别为PD、AB的中点,且PA=AB=1,BC=2,
(1)求四棱锥E﹣ABCD的体积;
(2)求证:直线AE∥平面PFC.
正确答案
解:(1)取AD的中点Q,连接EO,则EO是△PAD的中位线,得EO∥PA,
故EO⊥平面ABCD.
EO是四棱锥E﹣ABCD的高,
.
(2)取PC的中点G,连接EG、FG,
由中位线得EG∥CD,EG=,
∴四边形AFGE是平行四边形,
由直线AE∥平面PFC.
如图,已知四棱锥P﹣ABCD的底面ABCD是正方形,侧棱PD⊥底面ABCD,PD=DC,E是PC的中点.
(1)证明:PA∥平面BDE;
(2)求二面角B﹣DE﹣C的余弦值.
正确答案
解:(1)以D为坐标原点,分别以DA,DC,DP所在直线为x,y,z轴建立空间直角坐标系,
设PD=DC=2,则A(2,0,0),P(0,0,2),E(0,11),B(2,2,0).
∴,
设是平面BDE的一个法向量,
则由,得
,
∴.
∵,
∴,又PA
平面BDE,
∴PA∥平面BDE.
(2)由(1)知是平面BDE的一个法向量,
又是平面DEC的一个法向量.
设二面角B﹣DE﹣C的平面角为,
由题意可知.
∴.
扫码查看完整答案与解析