- 平面与平面垂直的判定与性质
- 共746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.
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==
.
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
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.
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
又,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
又,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)
扫码查看完整答案与解析