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题型:简答题
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简答题

如图,在棱长为1的正方体ABCD-A′B′C′D′中,AP=BQ=b(0<b<1)截面PQEF∥A′D,截面PQGH∥AD′.证明:

(1)平面PQEF⊥平面PQGH;

(2)截面PQEF和截面PQGH面积之和是定值,并求出这个定值.

正确答案

证明:(1)在正方体中AD′⊥A′D,AD′⊥AB,

又由已知可得PF∥A′D,PH∥AD′,PQ∥AB,

所以PH⊥PF,PH⊥PQ,

因为PF∩PQ=P,

所以PH⊥平面PQEF,

又PH⊂平面PQEF,

所以平面PQEF⊥平面PQGH.

(2)由(1)知,

又截面PQEF和截面PQGH都是矩形,且PQ=1,

所以截面PQEF和截面PQGH的面积之和为是定值.

解析

证明:(1)在正方体中AD′⊥A′D,AD′⊥AB,

又由已知可得PF∥A′D,PH∥AD′,PQ∥AB,

所以PH⊥PF,PH⊥PQ,

因为PF∩PQ=P,

所以PH⊥平面PQEF,

又PH⊂平面PQEF,

所以平面PQEF⊥平面PQGH.

(2)由(1)知,

又截面PQEF和截面PQGH都是矩形,且PQ=1,

所以截面PQEF和截面PQGH的面积之和为是定值.

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简答题

如图,平面α⊥平面β,α∩β=l,A∈β,B∈α,且AB与l所成的角为60°,A、B到l的距离分别为1、,求线段AB的长.

正确答案

解:∵平面α⊥平面β,α∩β=l,A∈β,B∈α,且AB与l所成的角为60°,依题意,作图如下:

在平面β内作AD⊥l于D,BC在平面α内作CD⊥l,BC⊥CD于C,连AC

则BC⊥平面ACD,

∴BC⊥AC;

则AD=1,

CD=

∴AC=2,

∵AB与l所成角为60°,

∴∠ABC=60°

∴AB==

解析

解:∵平面α⊥平面β,α∩β=l,A∈β,B∈α,且AB与l所成的角为60°,依题意,作图如下:

在平面β内作AD⊥l于D,BC在平面α内作CD⊥l,BC⊥CD于C,连AC

则BC⊥平面ACD,

∴BC⊥AC;

则AD=1,

CD=

∴AC=2,

∵AB与l所成角为60°,

∴∠ABC=60°

∴AB==

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简答题

如图,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,E、F为棱AD、AB的中点.

(1)求证:EF∥平面CB1D1

(2)求证:平面CAA1C1⊥平面CB1D1

(3)如果AB=1,一个点从F出发在正方体的表面上依次经过棱BB1、B1C1、C1D1、D1D、DA上的点,又回到F,指出整个线路的最小值并说明理由.

正确答案

解:(1)证明:连接BD.

在长方体AC1中,对角线BD∥B1D1.又∵E、F为棱AD、AB的中点,∴EF∥BD.∴EF∥B1D1.又B1D1⊥平面CB1D1,EF⊄平面CB1D1,∴EF∥平面CB1D1

(2)∵在长方体AC1中,AA1⊥平面A1B1C1D1,而B1D1⊥平面A1B1C1D1,∴AA1⊥B1D1

又∵在正方形A1B1C1D1中,A1C1⊥B1D1,∴B1D1⊥平面CAA1C1

又∵B1D1平面CB1D1,∴平面CAA1C1⊥平面CB1D1.

(3)最小值为

∴如图,将正方体六个面展开,从图中F到F,两点之间线段最短,

而且依次经过棱BB1、B1C1、C1D1、D1D、DA上的中点,所求的最小值为

解析

解:(1)证明:连接BD.

在长方体AC1中,对角线BD∥B1D1.又∵E、F为棱AD、AB的中点,∴EF∥BD.∴EF∥B1D1.又B1D1⊥平面CB1D1,EF⊄平面CB1D1,∴EF∥平面CB1D1

(2)∵在长方体AC1中,AA1⊥平面A1B1C1D1,而B1D1⊥平面A1B1C1D1,∴AA1⊥B1D1

又∵在正方形A1B1C1D1中,A1C1⊥B1D1,∴B1D1⊥平面CAA1C1

又∵B1D1平面CB1D1,∴平面CAA1C1⊥平面CB1D1.

(3)最小值为

∴如图,将正方体六个面展开,从图中F到F,两点之间线段最短,

而且依次经过棱BB1、B1C1、C1D1、D1D、DA上的中点,所求的最小值为

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简答题

如图,四棱锥P-ABCD的底面是正方形,PD⊥底面ABCD,点E在棱PB上.

(1)求证:面AEC⊥面PDB;

(2)当PD=AB,且E为PB的中点时,求AE与平面PDB所成角的正切值.

正确答案

解:(1)∵四边形ABCD是正方形,

∴AC⊥BD,

∵PD⊥底面ABCD,

∴PD⊥AC,BD∩PD=D

∴AC⊥平面PDB,

又∵AC⊂平面AEC

∴平面平面AEC⊥平面PDB;

(2)设AC与BD交于O点,连接EO

则易得∠AEO为AE与面PDB所成的角           

在Rt△AEO中,OE=PD=AB,

AO=AB

故AE与面PDB所成角的正切值为2.

解析

解:(1)∵四边形ABCD是正方形,

∴AC⊥BD,

∵PD⊥底面ABCD,

∴PD⊥AC,BD∩PD=D

∴AC⊥平面PDB,

又∵AC⊂平面AEC

∴平面平面AEC⊥平面PDB;

(2)设AC与BD交于O点,连接EO

则易得∠AEO为AE与面PDB所成的角           

在Rt△AEO中,OE=PD=AB,

AO=AB

故AE与面PDB所成角的正切值为2.

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简答题

如图是某直三棱柱(侧棱与底面垂直)被削去上底后的直观图与三视图的侧视图、俯视图,在直观图中,M是BD的中点,侧视图是直角梯形,俯视图是等腰直角三角形,有关数据如图所示.

(Ⅰ)求出该几何体的体积.

(Ⅱ)若N是BC的中点,求证:AN∥平面CME;

(Ⅲ)求证:平面BDE⊥平面BCD.

正确答案

解:(Ⅰ)由题意,EA⊥平面ABC,DC⊥平面ABC,AE∥DC,AE=2,DC=4,AB⊥AC,且AB=AC=2

∵EA⊥平面ABC

∴EA⊥AB,又AB⊥AC,∴AB⊥平面ACDE

∴四棱锥B-ACDE的高h=AB=2,梯形ACDE的面积S=6

即所求几何体的体积为4(4分)

(Ⅱ)连接MN,则MN∥CD,AE∥CD

,所以四边形ANME为平行四边形,∴AN∥EM …(6分)

∵AN⊄平面CME,EM⊂平面CME,所以,AN∥平面CME;    …(8分)

(Ⅲ)∵AC=AB,N是BC的中点,AN⊥BC,平面ABC⊥平面BCD

∴AN⊥平面BCD  …(10分)

由(Ⅱ)知:AN∥EM

∴EM⊥平面BCD

又EM⊂平面BDE

所以,平面BDE⊥平面BCD.…(12分)

解析

解:(Ⅰ)由题意,EA⊥平面ABC,DC⊥平面ABC,AE∥DC,AE=2,DC=4,AB⊥AC,且AB=AC=2

∵EA⊥平面ABC

∴EA⊥AB,又AB⊥AC,∴AB⊥平面ACDE

∴四棱锥B-ACDE的高h=AB=2,梯形ACDE的面积S=6

即所求几何体的体积为4(4分)

(Ⅱ)连接MN,则MN∥CD,AE∥CD

,所以四边形ANME为平行四边形,∴AN∥EM …(6分)

∵AN⊄平面CME,EM⊂平面CME,所以,AN∥平面CME;    …(8分)

(Ⅲ)∵AC=AB,N是BC的中点,AN⊥BC,平面ABC⊥平面BCD

∴AN⊥平面BCD  …(10分)

由(Ⅱ)知:AN∥EM

∴EM⊥平面BCD

又EM⊂平面BDE

所以,平面BDE⊥平面BCD.…(12分)

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