- 直线、平面平行的判定及其性质
- 共5998题
如图,ABCD是正方形,O是正方形的中心, PO⊥底面ABCD,E是PC的中点.求证:
(1)PA//平面BDE;
(2)平面PAC⊥平面BDE;
(3)若PO=1,AB=2,求异面直线OE与AD所成角的余弦值。
正确答案
(1)证明:连接AC、OE,AC∩BD=O,
在△PAC中,∵E为PC中点,O为AC中点,
∴PA∥EO,
又∵EO平面EBD ,PA
平面EBD,
∴PA∥面BDE。
(2)证明:∵PO⊥底面ABCD,
∴PO⊥BD,
又∵BD⊥AC,
∴BD⊥平面PAC,
又BD平面BDE,
∴平面PAC⊥平面BDE。
(3)解:由(1)知,PA∥EO,
∴∠PAD为异面直线OE 与AD所成角,
∵O是正方形的中心,PO⊥底面ABCD,
∴PD==
,
PA==
,
∴在△APD中,PA=PD,△APD是等腰三角形,
∴。
如图,四棱锥P﹣ABCD的底面为矩形,且AB=,BC=1,E,F分别为AB,PC中点.
(1)求证:EF∥平面PAD;
(2)若平面PAC⊥平面ABCD,求证:平面PAC⊥平面PDE.
正确答案
证明:(1)取线段PD的中点M,连接FM,AM.
因为F为PC的中点,
所以FM∥CD,且FM=CD.
因为四边形ABCD为矩形,E为AB的中点,
所以EA∥CD,且EA=CD.
所以FM∥EA,且FM=EA.
所以四边形AEFM为平行四边形.
所以EF∥AM.
又AM平面PAD,EF
平面PAD,
所以EF∥平面PAD.
(2)设AC,DE相交于G.
在矩形ABCD中,因为AB=BC,E为AB的中点.
所以=
=
.
又∠DAE=∠CDA,
所以△DAE∽△CDA,
所以∠ADE=∠DCA.
又∠ADE+∠CDE=∠ADC=90°,
所以∠DCA+∠CDE=90°.
由△DGC的内角和为180°,得∠DGC=90°.即DE⊥AC.
因为平面PAC⊥平面ABCD
因为DE平面ABCD,
所以DE⊥平面PAC,
又DE平面PDE,
所以平面PAC⊥平面PDE.
如图,在四棱锥P﹣ABCD中,底面ABCD是正方形,侧棱PD⊥底面ABCD,PD=DC=2,E是PC的中点,作EF⊥PB交PB于点F.
(1)证明:PA∥平面EDB;
(2)证明:PB⊥平面EFD.
正确答案
解:(1)证明:连接AC,AC交BD于O.连接EO.
∵底面ABCD是正方形,
∴点O是AC的中点.
∴在△PAC中,EO是中位线,
∴PA∥EO,
∵EO平面EDB,且PA
平面EDB,
∴PA∥平面EDB.
(2)证明:∵PD⊥底面ABCD,且DC底面ABCD,
∴PD⊥DC.
∵底面ABCD是正方形,
∴DC⊥BC, ∴BC⊥平面PDC.
∵DE平面PDC,∴BC⊥DE.
又∵PD=DC,E是PC的中点,
∴DE⊥PC.∴DE⊥平面PBC.
∵PB平面PBC,∴DE⊥PB.
又∵EF⊥PB,且DE∩EF=E,
∴PB⊥平面EFD.
如图,在△ABC中,∠ABC=45°,∠BAC=90°,AD是BC上的高,沿AD把△ABD折起,使
∠BDC=90°.
(1)若E,F分别为 AB,AC的中点,求证:EF∥平面BDC;
(2)证明:平面ADB⊥平面BDC;
(3 )设BD=1,求三棱锥D﹣ABC的表面积.
正确答案
解:(1)在右图中,因为△ABC中,E、F分别为 AB、AC的中点,.
∴EF∥BC
∵EF平面BDC,BC
平面BDC,
∴EF∥平面BDC;
(2)∵左图中,AD是等腰Rt△ABC斜边BC的中线
∴CD⊥AD,在右图中依然成立
又∵右图中,CD⊥BD,AD、BD是平面ABD内的相交直线
∴CD⊥平面ADB
∵CD平面BDC,
∴平面ADB⊥平面BDC;
(3)由(2)知,AD、BD、CD两两垂直
∵BD=1,
∴AD=BD=CD=1
∴三角形ADC的面积S△ADC= ×AD×CD=
,
同理可得S△BDC=S△ABD=
∵Rt△ADC中,AC= ,
同理可得AB=BC=
∴△ABC是边长为 的等边三角形,
面积为S△ABC= =
由此可得三棱锥D﹣ABC的表面积为:S△ADC+S△BDC+S△ABD+S△ABC= .
如图,已知AB⊥平面ACD,DE∥AB,AD=AC=DE=2AB=2,且F是CD的中点,.
(1)求证:AF∥平面BCE;
(2)求证:平面BCE⊥平面CDE;
(3)求此多面体的体积.
正确答案
解:(1)证明:取CE中点P,连接FP、BP,
∵EF∥DE,且FP=1
又AB∥DE,且AB=1,
∴AB∥FP,且AB=FP,
∴ABPF为平行四边形,
∴AF∥BP.
又∵AF?平面BCE,BP?平面BCE,
∴AF∥平面BCE
(2)证明:∵AD=AC,F是CD的中点,.
所以△ACD为正三角形,
∴AF⊥CD
∵AB⊥平面ACD,DE∥AB
∴DE⊥平面ACD又AF⊥平面ACD
∴DE⊥AF
又AF⊥CD,CD∩ DE=D
∴AF⊥平面CDE(6分)
又BP∥AF,
∴BP⊥ 平面CDE
又∵BP平面BCE
∴平面BCE⊥平面CDE
(3)此多面体是以C为顶点,以四边形ABED为底边的四棱锥,等边三角形AD边上的高就是四棱锥的高
如图,在底面是矩形的四棱锥P-ABCD中,PA⊥ABCD,E,F分别是PC,PD的中点,PA=PB=1,BC=2。
(1)求证:EF∥平面PAB;
(2)求证:平面PAD⊥平面PDC;
(3)求二面角A-PD-B的余弦值。
正确答案
解:以A为原点,AB所在直线为x轴,AD所在直线y为轴,
AP所在直线为z轴,建立空间直角坐标系,则
∴
,
,
,
,
,
。
(1)∵
∴即
又平面PAB,
平面PAB
∴∥平面PAB。
(2)
∴
即
又
∴平面PAD
∵平面PDC
∴平面PAD⊥平面PDC。
(3)设平面PBD的一个法向量
则,即
解得平面APC的一个法向量
而平面APD的一个法向量是
设二面角为θ
则
即二面角的余弦值为
。
如图,在平行四边形ABCD中,AB=2BC=4,∠ABC=120°,E为AB的中点,将△ADE沿直线DE翻折成△A′DE,F为A′C的中点,A′C=4,
(Ⅰ)求证:平面A′DE⊥平面BCD;
(Ⅱ)求证:BF∥平面A′DE。
正确答案
证明:(Ⅰ)由题意得△A′DE是△ADE沿DE翻转而成,
所以△A′DE≌△ADE,
∵∠ABC=120°,四边形ABCD是平行四边形,
∴∠A=60°,
又∵AD=AE=2,
∴△A′DE和△ADE都是等边三角形,
∵M是DE的中点,
∴A′M⊥DE,A′M,
由∵在△DMC中,MC2=42+12-2×4×1·cos60°,
∴,
在△A′MC中,A′M2+MC2=,
∴△A′MC是直角三角形,
∴A′M⊥MC,
又∵A′M⊥DE,MC∩DE=M,
∴A′M⊥平面ABCD,
又∵A′M平面A′DE,
∴平面A′DE⊥平面BCD;
(Ⅱ)选取DC的中点N,连接FN,NB,
∵A′C= DC=4,F,N点分别是A′C,DC中点,
∴FN∥A′D,
又∵N,E点分别是平行四边形ABCD的DC,AB的中点,
∴BN∥DE,
又∵A′D∩DE=D,FN∩NB=N,
∴平面A′DE∥平面FNB,
∵FB平面FNB,
∴FB∥平面A′DE。
如图,在四棱锥P-ABCD中,侧面PAD⊥底面ABCD,侧棱PA⊥PD,底面ABCD是直角梯形,其中BC∥AD,∠BAD=90°,AD=3BC,O是AD上一点.
(1)若CD∥平面PBO,试确定点O的位置;
(2)求证平面PAB⊥平面PCD
正确答案
(Ⅰ)解:因为CD∥平面PBO,CD平面ABCD,且平面ABCD∩平面PBO=BO,
所以 BO∥CD又 BC∥AD,
所以四边形BCDO为平行四边形,则BC=DO,
而AD=3BC,
故点O的位置满足AO=2OD.
(Ⅱ)证:因为侧面PAD⊥底面ABCD,AB底面ABCD,且AB⊥交线AD,
所以AB⊥平面PAD,则AB⊥PD又PA⊥PD,
且PA平面PAB,AB
平面PAB,AB∩PA=A,
所以PD⊥平面PAB,PD平面PCD,
所以:平面AB⊥平面PCD.
如图,在直三棱柱ABC﹣A1B1C1中,点D、E分别在边BC、B1C1上,CD=B1E=AC,∠ACD=60°.求证:
(1)BE∥平面AC1D;
(2)平面ADC1⊥平面BCC1B1.
正确答案
证明:∵三棱柱ABC﹣A1B1C1是直三棱柱,
∴BC∥B1C1,
∵点D、E分别在边BC、B1C1上,CD=B1E,
∴BD=C1E,BD∥C1E,
∴四边形BDC1E是平行四边形,
∴BE∥C1D,
又C1D平面AC1D,BE
平面AC1D,
∴BE∥平面AC1D;
(2)由三棱柱ABC﹣A1B1C1中是直三棱柱
得,CC1⊥平面ABC,
∵AD平面ABC,
∴AD⊥CC1,①
在△ACD中,CD= AC,∠ACD=60°,
由余弦定理得:AD= =
AC,
∴AD2+CD2=AC2,
∴∠ADC=90°即AD⊥BC,②
∵BC平面BCC1B1,CC1
平面BCC1B1,BC∩CC1=C,③
∴由①②③得:AD⊥平面BCC1B1.
∵AD平面ADC1,
∴平面ADC1⊥平面BCC1B1.
如图,已知直三棱柱ABC﹣A1B1C1中,AB=AC;M,N,P分别是棱BC,CC1,B1C1的中点,
(Ⅰ)求证:PQ∥平面ANB1;
(Ⅱ)求证:平面AMN⊥平面AMB1.
正确答案
证明:(Ⅰ)取B1N中点S连PS则PS∥CC1,QA∥CC1∴PS∥QA,且PS=CC1=QA
∴PSAQ为平行四边形,
∴PQ∥AS,又PQ平面ANB1,AS
平面ANB1,
∴PQ∥平面ANB1
(Ⅱ)∵AB=AC,M是棱BC的中点,
∴AM⊥BC
又三棱柱为直三棱柱,
∴CC1⊥平面ABC,CC1⊥AM
∴AM⊥平面CBB1C1,AM⊥MN
在直角△CMN和△BMB1中,
,
直角△CMN∽直角△BB1M
∴MN⊥MB1又AM∩MB1=M,
∴MNβ平面AMB1;
∴平面AMN⊥平面AMB1
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