- 直线、平面平行的判定及其性质
- 共5998题
如图,已知直三棱柱ABC-A1B1C1中,AC=BC=2,M、N分别是棱CC1、AB的中点.求证:平面MCN⊥平面ABB1A1.
正确答案
证明:在直三棱柱ABC-A1B1C1中,
CC1⊥底面ABC…(2分)
因为AB⊂平面ABC,
所以AB⊥CC1 …(5分)
又因为AC=BC=2,
N是AB中点,
所以AB⊥CN.…(7分)
由于CC1∩CN=C且CC1、CN⊂平面MCN,
所以AB⊥平面MCN …(10分)
又因为AB⊂平面ABB1A1,
所以 平面MCN⊥平面ABB1A1.…(12分)
解析
证明:在直三棱柱ABC-A1B1C1中,
CC1⊥底面ABC…(2分)
因为AB⊂平面ABC,
所以AB⊥CC1 …(5分)
又因为AC=BC=2,
N是AB中点,
所以AB⊥CN.…(7分)
由于CC1∩CN=C且CC1、CN⊂平面MCN,
所以AB⊥平面MCN …(10分)
又因为AB⊂平面ABB1A1,
所以 平面MCN⊥平面ABB1A1.…(12分)
如图所示,四边形ABCD、ABEF都是矩形,它们所在的平面互相垂直,AD=AF=1,AB=2,点M、N分别在它们的对角线AC、BF上,且CM=BN=a(0<a<
),当MN的长最小时,a的值为( )
正确答案
解析
解:如图所示,作MO⊥AB垂足为O,连接ON,则
∵四边形ABCD、ABEF都是矩形,点M、N分别在它们的对角线AC、BF上,且CM=BN=a(0<a<),
∴ON⊥AB,,
,
∴OM=,ON=
,
∵OM⊥ON,
∴MN==
≥
,
∴a=时,MN的长最小,
故选:B.
(2015秋•山西校级期末)如图所示,已知PA⊥平面ABC,∠ABC=120°,PA=AB=BC=6,则PC等于( )
正确答案
解析
解:连接PB,PC,
∵PA=AB=BC=6,
∴由余弦定理可得AC==6
,
∵PA⊥平面ABC,
∴PA⊥AC,
∴PC==12.
故选:C.
如图,在三棱锥P-ABC中,△PAC,△ABC分别是以A、B为直角顶点的等腰直角三角形,AB=1.
(1)现给出三个条件:①;②PB⊥BC;③平面PAB⊥平面ABC.试从中任意选取一个作为已知条件,并证明:PA⊥平面ABC;
(2)在(1)的条件下,求三棱锥P-ABC的体积.
正确答案
解:(1)选取条件:①,证明如下:
在等腰直角△ABC中,∵AB=1,∴BC=1,AC=
∵PA=AC,∴PA=
在△PAB中,AB=1,PA=,PB=
∴AB2+PA2=PB2∴∠PAB=90°
∴PA⊥AC
∵AB∩AC=A,PA⊥AB
∴PA⊥平面ABC;
(2)由(1)知,PA⊥平面ABC
∴=
.
解析
解:(1)选取条件:①,证明如下:
在等腰直角△ABC中,∵AB=1,∴BC=1,AC=
∵PA=AC,∴PA=
在△PAB中,AB=1,PA=,PB=
∴AB2+PA2=PB2∴∠PAB=90°
∴PA⊥AC
∵AB∩AC=A,PA⊥AB
∴PA⊥平面ABC;
(2)由(1)知,PA⊥平面ABC
∴=
.
如图,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,M,N分别为棱AB,BC的中点.
(1)试判截面MNC1A1的形状,并说明理由;
(2)证明:平面MNB1⊥平面BDD1B1.
正确答案
证明:(Ⅰ)截面MNC1A1是等腰梯形,(1分)
连接AC,因为M、N分别为棱AB、BC的中点,
所以MN∥AC,MN≠AC
又ACA1C1,∴MN∥A1C1,且MN≠A1C1,是梯形,(4分)
易证Rt△AMA1≌Rt△CNC1,∴A1M=C1N∴MNC1A1是等腰梯形(6分)
(Ⅱ)正方体ABCD-A1B1C1D1中,AC⊥BD,BB1⊥平面ABCD,MN⊆平面ABCD,∴BB1⊥MN,又MN∥AC,(8分)
∴MN⊥BD,BD∩BB1=B,∴MN⊥平面BDD1B1,MN⊆平面B1MN,(10分)
∴平面MNB1⊥平面BDD1B1(12分)
解析
证明:(Ⅰ)截面MNC1A1是等腰梯形,(1分)
连接AC,因为M、N分别为棱AB、BC的中点,
所以MN∥AC,MN≠AC
又ACA1C1,∴MN∥A1C1,且MN≠A1C1,是梯形,(4分)
易证Rt△AMA1≌Rt△CNC1,∴A1M=C1N∴MNC1A1是等腰梯形(6分)
(Ⅱ)正方体ABCD-A1B1C1D1中,AC⊥BD,BB1⊥平面ABCD,MN⊆平面ABCD,∴BB1⊥MN,又MN∥AC,(8分)
∴MN⊥BD,BD∩BB1=B,∴MN⊥平面BDD1B1,MN⊆平面B1MN,(10分)
∴平面MNB1⊥平面BDD1B1(12分)
斜三棱柱ABC-A1B1C1中,AA1=AC=BC=2,∠A1AC=∠C1CB=60°,且平面ACC1A1⊥平面BCC1B1,则A1B的长度为______.
正确答案
解析
解:取CC1中点M连接A1M与BM,
∵斜三棱柱ABC-A1B1C1中,AA1=AC=BC=2,∠A1AC=∠C1CB=60°,
∴三角形A1CC1是等边三角形,四边形ACC1A1≌四边形BCC1B1
∴A1M⊥CC1,
∴BM⊥CC1,
∴A1M=BM=
又平面ACC1A1⊥平面BCC1B1,
∴角A1MB是二面角的平面角,故其是直角
∴在直角三角形A1MB由勾股定理可算得
A1B=
故应填
如图,四边形ABCD为平行四边形,四边形ADEF是正方形,且BD⊥平面CDE,H是BE的中点,G是AE,DF的交点.
(1)求证:GH∥平面CDE;
(2)求证:面ADEF⊥面ABCD.
正确答案
证明:(1)∵四边形ADEF是正方形,G是AE,DF的交点,
∴G是AE中点,
又H是BE的中点,
∴△EAB中,GH∥AB,---------------2分
∵ABCD为平行四边形
∴AB∥CD
∴GH∥CD,----------------------------------------------4分
又∵CD⊂平面CDE,GH⊄平面CDE
∴GH∥平面CDE-------------------7分
(2)∵BD⊥平面CDE,
∴BD⊥ED,-------------------9分
∵四边形AFED为正方形,∴ED⊥AD,------------------10分
∵AD∩BD=D,ED⊥面ABCD,------------------12分
∵ED⊂面AFED,
∴面AFED⊥面ABCD.----------------14分.
解析
证明:(1)∵四边形ADEF是正方形,G是AE,DF的交点,
∴G是AE中点,
又H是BE的中点,
∴△EAB中,GH∥AB,---------------2分
∵ABCD为平行四边形
∴AB∥CD
∴GH∥CD,----------------------------------------------4分
又∵CD⊂平面CDE,GH⊄平面CDE
∴GH∥平面CDE-------------------7分
(2)∵BD⊥平面CDE,
∴BD⊥ED,-------------------9分
∵四边形AFED为正方形,∴ED⊥AD,------------------10分
∵AD∩BD=D,ED⊥面ABCD,------------------12分
∵ED⊂面AFED,
∴面AFED⊥面ABCD.----------------14分.
如图,正方形ADEF与梯形ABCD所在的平面互相垂直,AD⊥CD,AB∥CD,AB=AD=2,CD=4,M为CE的中点.
(Ⅰ) 求证:ED⊥BC;
(Ⅱ) 求证:平面BDE⊥平面BEC;
(Ⅲ)判断直线BM和平面ADEF的位置关系,并加以证明.
正确答案
证明:(Ⅰ)∵ADEF为正方形,
∴ED⊥AD. …(1分)
又∵平面ADEF⊥平面ABCD,且平面ADEF∩平面ABCD=AD.
又∵ED⊂平面ADEF,
∴ED⊥平面ABCD. …(2分)
又∵BC⊂平面ABCD
∴ED⊥BC. …(3分)
(Ⅱ)在直角梯形ABCD中,AB=AD=2,CD=4,可得.…(4分)
在△BCD中,,
∴BC⊥BD.…(5分)
又∵ED∩BD=D
∴BC⊥平面BDE.…(6分)
又∵BC⊂平面BCE,
∴平面BDE⊥平面BEC. …(7分)
( III)直线BM∥平面ADEF…8 分
取DE中点N,连结MN,AN.
在△EDC中,M,N分别为EC,ED的中点,
∴MN∥CD,且.
∵AB∥CD,,
∴MN∥AB,且MN=AB.
∴四边形ABMN为平行四边形.…11 分
∴BM∥AN.…12 分
又∵AN⊂平面ADEF,且BM⊄平面ADEF,
∴BM∥平面ADEF.…13分.
解析
证明:(Ⅰ)∵ADEF为正方形,
∴ED⊥AD. …(1分)
又∵平面ADEF⊥平面ABCD,且平面ADEF∩平面ABCD=AD.
又∵ED⊂平面ADEF,
∴ED⊥平面ABCD. …(2分)
又∵BC⊂平面ABCD
∴ED⊥BC. …(3分)
(Ⅱ)在直角梯形ABCD中,AB=AD=2,CD=4,可得.…(4分)
在△BCD中,,
∴BC⊥BD.…(5分)
又∵ED∩BD=D
∴BC⊥平面BDE.…(6分)
又∵BC⊂平面BCE,
∴平面BDE⊥平面BEC. …(7分)
( III)直线BM∥平面ADEF…8 分
取DE中点N,连结MN,AN.
在△EDC中,M,N分别为EC,ED的中点,
∴MN∥CD,且.
∵AB∥CD,,
∴MN∥AB,且MN=AB.
∴四边形ABMN为平行四边形.…11 分
∴BM∥AN.…12 分
又∵AN⊂平面ADEF,且BM⊄平面ADEF,
∴BM∥平面ADEF.…13分.
如图,在四棱锥P-ABCD中,PA⊥底面ABCD,∠BCD=120°,BC⊥AB,CD⊥AD,BC=CD=PA=a,
(Ⅰ)求证:平面PBD⊥平面PAC.
(Ⅱ)求四棱锥P-ABCD的体积V.
正确答案
解:(Ⅰ)连接AC,∵BC=CD,AB=AD,
∴AC⊥BD,
又PA⊥平面ABCD,且BD⊂平面ABCD
∴PA⊥BD
又PA∩AC=A,
∴BD⊥平面PAC
又BD⊂平面BDP
∴平面PBD⊥平面PAC
(Ⅱ)依题意得∠CBD=∠CDB=30°,
又BC⊥AB,CD⊥AD,
所以∠DBA=∠BDA=60°
又BC=CD=a,
∴
∴△ABD是边长为a的正三角形
∴=
=
解析
解:(Ⅰ)连接AC,∵BC=CD,AB=AD,
∴AC⊥BD,
又PA⊥平面ABCD,且BD⊂平面ABCD
∴PA⊥BD
又PA∩AC=A,
∴BD⊥平面PAC
又BD⊂平面BDP
∴平面PBD⊥平面PAC
(Ⅱ)依题意得∠CBD=∠CDB=30°,
又BC⊥AB,CD⊥AD,
所以∠DBA=∠BDA=60°
又BC=CD=a,
∴
∴△ABD是边长为a的正三角形
∴=
=
如图1,矩形APCD中,AD=2AP,B为PC的中点,将△APB折沿AB折起,使得PD=PC,如图2.
(1)若E为PD中点,证明:CE∥平面APB;
(2)证明:平面APB⊥平面ABCD.
正确答案
证明:(1)取PA中点F,连接EF,BF,
因为E为PD中点,所以EF平行且等于AD,
因为BCEF平行且等于AD,
所以EFEF平行且等于BC,所以EFBC为平行四边形,
所以BF∥CE,…(4分)
因为BF⊂平面APB,CE不包含于平面APB,
所以CE∥平面APB.…(6分)
(2)取CD中点G,AB中点H,连接PG,HG,PH,
∵PC=PD,CD中点G,∴PG⊥CD,
∵△APB是等腰三角形,H是AB中点,
∴PH⊥AB,HG∥AD.∵BC∥AD,BC⊥CD,∴HG⊥CD,…(10分)
HG∩PG=G,HG⊂平面PHG,PG⊂平面PHG,
∴CD⊥平面PHG.PH⊂平面PHG,∴CD⊥PH.
∵AB⊂平面ABCD,CD⊂平面ABCD,AB和CD相交,
∴PH⊥平面ABCD.
又PH⊂平面APB,
∴平面APB⊥平面ABCD. …(12分)
解析
证明:(1)取PA中点F,连接EF,BF,
因为E为PD中点,所以EF平行且等于AD,
因为BCEF平行且等于AD,
所以EFEF平行且等于BC,所以EFBC为平行四边形,
所以BF∥CE,…(4分)
因为BF⊂平面APB,CE不包含于平面APB,
所以CE∥平面APB.…(6分)
(2)取CD中点G,AB中点H,连接PG,HG,PH,
∵PC=PD,CD中点G,∴PG⊥CD,
∵△APB是等腰三角形,H是AB中点,
∴PH⊥AB,HG∥AD.∵BC∥AD,BC⊥CD,∴HG⊥CD,…(10分)
HG∩PG=G,HG⊂平面PHG,PG⊂平面PHG,
∴CD⊥平面PHG.PH⊂平面PHG,∴CD⊥PH.
∵AB⊂平面ABCD,CD⊂平面ABCD,AB和CD相交,
∴PH⊥平面ABCD.
又PH⊂平面APB,
∴平面APB⊥平面ABCD. …(12分)
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