- 平面与平面垂直的判定与性质
- 共746题
如图,在直三棱柱ABC-A1B1C1中,AC⊥BC,AC=BC=1,CC1=2,点D、E分别是AA1、CC1的中点.
(1)求证:AE∥平面BC1D;
(2)证明:平面BC1D⊥平面BCD.
正确答案
(本小题14分)
(1)证明:在矩形ACC1A1中,
由C1E∥AD,C1E=AD
得AEC1D是平行四边形.…(2分)
所以AE∥DC1,…(4分)
又AE⊄平面BC1D,C1D⊂平面BC1D,
所以AE∥平面BC1D…(6分)
(2)证明:直三棱柱ABC-A1B1C1中,BC⊥CC1,AC⊥BC,CC1∩AC=C,
所以BC⊥平面ACC1A1,…(8分)
而C1D⊂平面ACC1A1,
所以BC⊥C1D.…(9分)
在矩形ACC1A1中,,从而
,
所以C1D⊥DC,…(10分)
又DC∩BC=C,
所以C1D⊥平面BCD,…(12分)
而C1D⊂平面BC1D,
所以平面BC1D⊥平面BCD…(14分)
解析
(本小题14分)
(1)证明:在矩形ACC1A1中,
由C1E∥AD,C1E=AD
得AEC1D是平行四边形.…(2分)
所以AE∥DC1,…(4分)
又AE⊄平面BC1D,C1D⊂平面BC1D,
所以AE∥平面BC1D…(6分)
(2)证明:直三棱柱ABC-A1B1C1中,BC⊥CC1,AC⊥BC,CC1∩AC=C,
所以BC⊥平面ACC1A1,…(8分)
而C1D⊂平面ACC1A1,
所以BC⊥C1D.…(9分)
在矩形ACC1A1中,,从而
,
所以C1D⊥DC,…(10分)
又DC∩BC=C,
所以C1D⊥平面BCD,…(12分)
而C1D⊂平面BC1D,
所以平面BC1D⊥平面BCD…(14分)
如图,已知平面α⊥平面β,A、B是平面α与平面β的交线上的两个定点,DA⊂β,CB⊂β,且DA⊥α,CB⊥α,AD=4,BC=8,AB=6,在平面α上有一个动点P,使得∠APD=∠BPC,则△PAB的面积的最大值是( )
正确答案
解析
解:由题意平面α⊥平面β,A、B是平面α与平面β的交线上的两个定点,DA⊂β,CB⊂β,
且DA⊥α,CB⊥α,∴△PAD与△PBC是直角三角形,又∠APD=∠BPC,
∴△PAD∽△PBC,又AD=4,BC=8,
∴PB=2PA
如图,
作PM⊥AB,垂足为M,令AM=t,
在两个Rt△PAM与Rt△PBM中,AM是公共边及PB=2PA
∴PA2-t2=4PA2-(6-t)2
解得PA2=12-4t
∴PM=.
∴S=×AB×PM=
×6×
=3
=3
≤12.
即三角形面积的最大值为12.
如图,在长方体ABCD-A1B1C1D1中,AB=AD=1,AA1=2,M为CC1的中点
(1)求异面直线A1M与C1D1所成的角的正切值;
(2)求证:平面ABM⊥平面A1B1M;
(3)求三棱锥B-A1B1M的体积.
正确答案
(1)证明:取DD1中点N,连接MN,NA1.
因为C1M∥D1N,且C1M=D1N,所以MN∥C1D1.
所以∠A1MN是异面直线A1M与C1D1所成的角或其补角,
MN=C1D1=1,,
,
因为,所以∠A1NM=90°,
所以. …(4分)
(2)证明:由A1B1⊥平面BCC1B1,BM⊂平面BCC1B1,得A1B1⊥BM,①
∵A1B1⊥平面BCC1B,∴∠A1B1M=90°,
而A1B1=1,B1M=,
又BM=,B1B=2,
∴B1M2+BM2=B1B2,从而BM⊥B1M
又A1B1∩B1M=B1,再由①,②得BM⊥平面A1B1M,
而BM⊂平面ABM,
∴平面ABM⊥平面A1B1M.
(3)设三棱锥B-A1B1M的体积为V,则V==
=
.
解析
(1)证明:取DD1中点N,连接MN,NA1.
因为C1M∥D1N,且C1M=D1N,所以MN∥C1D1.
所以∠A1MN是异面直线A1M与C1D1所成的角或其补角,
MN=C1D1=1,,
,
因为,所以∠A1NM=90°,
所以. …(4分)
(2)证明:由A1B1⊥平面BCC1B1,BM⊂平面BCC1B1,得A1B1⊥BM,①
∵A1B1⊥平面BCC1B,∴∠A1B1M=90°,
而A1B1=1,B1M=,
又BM=,B1B=2,
∴B1M2+BM2=B1B2,从而BM⊥B1M
又A1B1∩B1M=B1,再由①,②得BM⊥平面A1B1M,
而BM⊂平面ABM,
∴平面ABM⊥平面A1B1M.
(3)设三棱锥B-A1B1M的体积为V,则V==
=
.
如图,在三棱锥V-ABC中,VA⊥平面ABC,∠ABC=90°,且AC=2BC=2VA=4.
(1)求证:平面VBA⊥平面VBC;
(2)求:VV-ABC.
正确答案
证明:(1)∵VA⊥平面ABC,
∴VA⊥BC,(2分)
又∠ABC=90°,
∴BC⊥AB,(3分)
∴BC⊥平面VBA(5分)
∴平面VBA⊥平面VBC;(7分)
(2)∵∠ABC=90°,AC=2BC=2VA=4,
∴VA=VB=2(8分)
∴AB=2,BC=2,VA=2(10分)
∴VV-ABC=×
AB•BC•VA
=×2
×2×2
=(14分)
解析
证明:(1)∵VA⊥平面ABC,
∴VA⊥BC,(2分)
又∠ABC=90°,
∴BC⊥AB,(3分)
∴BC⊥平面VBA(5分)
∴平面VBA⊥平面VBC;(7分)
(2)∵∠ABC=90°,AC=2BC=2VA=4,
∴VA=VB=2(8分)
∴AB=2,BC=2,VA=2(10分)
∴VV-ABC=×
AB•BC•VA
=×2
×2×2
=(14分)
如右图,已知ABCD为正方形,AE⊥平面ABCD,DF⊥平面ABCD,AD=DF=2AE=2.
(1)求证:平面BEF⊥平面BDF;
(2)求点A到平面BEF的距离;
(3)求平面BEF与平面BCD所成的二面角的大小.
正确答案
解:(1)连AC交BD于O,取BF的中点G,连EG
∵,
∴
∴四边形AOGE是平行四边形∴
∵DF⊥平面ABCD
∴DF⊥AO又AO⊥BD
∴AO⊥平面BDF
∴EG⊥平面BDF
∵EG⊂平面BEF
∴平面BEF⊥平面BDF
(2)由(1)知AO∥EG
∴AO∥平面BEF
∴O到平面BEF的距离就是A到平面BEF的距离
过O作OH⊥BF于H
∵平面BEF⊥平面BDF∴OH⊥平面BEF
∵∴
∴
即点A到平面BEF的距离为.
(3)设平面BEF与平面BCD所成的角为θ
∵
∴平面BEF与平面BCD所成的二面角的大小为:
解析
解:(1)连AC交BD于O,取BF的中点G,连EG
∵,
∴
∴四边形AOGE是平行四边形∴
∵DF⊥平面ABCD
∴DF⊥AO又AO⊥BD
∴AO⊥平面BDF
∴EG⊥平面BDF
∵EG⊂平面BEF
∴平面BEF⊥平面BDF
(2)由(1)知AO∥EG
∴AO∥平面BEF
∴O到平面BEF的距离就是A到平面BEF的距离
过O作OH⊥BF于H
∵平面BEF⊥平面BDF∴OH⊥平面BEF
∵∴
∴
即点A到平面BEF的距离为.
(3)设平面BEF与平面BCD所成的角为θ
∵
∴平面BEF与平面BCD所成的二面角的大小为:
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