- 立体几何与空间向量
- 共2637题
在四棱锥P-ABCD中,AB∥DC,AB⊥平面PAD, PD=AD,AB=2DC,E是PB的中点。
求证:(1)CE∥平面PAD;
(2)平面PBC⊥平面PAB。
正确答案
见解析。
解析
(1)
(方法1)取PA的中点F,连EF,DF。
因为E是PB的中点,所以EF // AB,且。
因为AB∥CD,AB=2DC,所以EF∥CD,
,于是四边形DCEF是平行四边形,
从而CE∥DF,而平面PAD,
平面PAD,
故CE∥平面PAD。
(方法2)取AB的中点M,连EM,CM,
因为E是PB的中点,所以EM // PA。
因为AB∥CD,AB=2DC,所以CM // AD。
因为平面PAD,
平面PAD,
所以EM∥平面PAD,同理,CM∥平面PAD。
因为,
平面CEM,
所以平面CEM∥平面PAD,而平面PAD,故CE∥平面PAD。
(2)(接(1)中方法1)因为PD=AD,且F是PA的中点,所以。
因为AB⊥平面PAD,平面PAD,所以
。
因为CE∥DF,所以,
。
因为平面PAB,
,所以
平面PAB。
因为平面PBC,所以平面PBC⊥平面PAB。
知识点
在四棱锥中,
底面
,
,
,
,
, 点
在
上。
(1)求证: 平面平面
;
(2) 当平面
时, 求
的值。
正确答案
见解析
解析
(1)证明: 过A作AFDC于F, 则CF=DF=AF,
所以, 即
又底面
,
面
,所以
因为面
,且
,
所以底面
而面
, 所以平面
平面
(2)连接BD交AC于点O, 连接EO, 因为平面
,
面
,
面面AEC=EO, 所以PD//EO
则=
, 而
, 所以
知识点
如图,在四棱锥中,四边形
是菱形,
,
为
的中点。
(1)求证:面
;
(2)求证:平面平面
.
正确答案
见解析
解析
(1)证明:设,连接EO,因为O,E分别是BD,PB的中点,所以
而,所以
面
(2)连接PO,因为,所以
,又四边形
是菱形,所以
而面
,
面
,
,所以
面
…
又面
,所以面
面
知识点
已知某几何体的直观图(图1)与它的三视图(图2),其中俯视图为正三角形,其它两个视图是矩形.已知是这个几何体的棱
的中点。
(1)求出该几何体的体积;
(2)求证:直线;
(3)求证:平面.
正确答案
见解析。
解析
由三视图可知该几何体为正三棱柱,底面是高为的正三角形,三棱柱的高
, ……2分
(1)底面是高为的正三角形,易知底面边长为2,所以底面面积
,
所求体积. ……………4分
(2)
连接,且
,
正三棱柱侧面是矩形,
∴点是棱
的中点 , ……6分
因为D为棱的中点.连接
,
是
的中位线,
又
,
,
. ……………8分
(3) 在正三棱柱
,又由正三棱柱性质知
且
平面
,
…………10分
. ………12分
知识点
如图,在四棱锥中,
⊥底面
,底面
为正方形,
,
,
分别是
,
的中点。
(1)求证:平面
;
(2)求证:;
(3)设PD=AD=a, 求三棱锥B-EFC的体积.
正确答案
见解析。
解析
(1)证明: 分别是
的中点,
,
。 …4分
(2)证明:四边形
为正方形,
。
,
。
,
,
。
,
。 ………8分
(3)
连接AC,DB相交于O,连接OF,
则OF⊥面ABCD,
∴………12分
知识点
如图,在多面体中,底面正方形
的两条对角线
与
相交于点
,且
,
。
(1)在平面内是否存在一点
,使
?若存在,试确定点
的位置,若不存在,请说明理由;
(2)求直线与平面
所成的角。
正确答案
见解析
解析
(1)存在点,且点
为
的中点时,有
------1分
证明:当点为
的中点时,由于
为正方形
的中心 --------2分
∴为
的中位线 --------3分
∴
又∵平面
,
平面
-------4分
∴平面
--------5分
(2)连接四边形
是正方形,
--------6分
∵平面
,
----------7分
∴平面
,∴
又∵在平面BDE内,且相交于点
,
∴平面
----------9分
∴ 为
与平面
所成的角 ----------10分
由已知可得, ------------11分
∴ ∴
------------12分
所以直线与平面
所成的角为
-------------13分
知识点
如图所示多面体中,AD⊥平面PDC,ABCD为平行四边形,E,F分别为AD,BP的中点,AD=,AP=
,PC=
.
(1)求证:EF∥平面PDC;
(2)若∠CDP=90°,求证BE⊥DP;
(3)若∠CDP=120°,求该多面体的体积.
正确答案
见解析。
解析
(1)取PC的中点为O,连FO,DO,
∵F,O分别为BP,PC的中点,
∴∥BC,且
,
又ABCD为平行四边形,∥BC,且
,
∴∥ED,且
∴四边形EFOD是平行四边形 ---------------------------------------------2分
即EF∥DO 又EF平面PDC
∴EF∥平面PDC。 --------------------------------------------- 4分
(2)若∠CDP=90°,则PD⊥DC,
又AD⊥平面PDC ∴AD⊥DP,
∴PD⊥平面ABCD, --------------------------------- 6分
∵BE平面ABCD,
∴BE⊥DP -------------------------------- 8分
(3)连结AC,由ABCD为平行四边形可知与
面积相等,
所以三棱锥与三棱锥
体积相等,
即五面体的体积为三棱锥体积的二倍.
∵AD⊥平面PDC,∴AD⊥DP,由AD=3,AP=5,可得DP=4
又∠CDP=120°PC=2,
由余弦定理并整理得, 解得DC=2 -------------------------- 10分
∴三棱锥
的体积
∴该五面体的体积为 ----------------------------- 12分
知识点
已知椭圆的离心率为
, 且过点
, 记椭圆的左顶点为
.
(1)求椭圆的方程;
(2)设垂直于轴的直线
交椭圆于
两点, 试求
面积的最大值;
(3) 过点作两条斜率分别为
的直线交椭圆于
两点, 且
, 求证: 直线
恒过一个定点。
正确答案
见解析
解析
解:(1)由,解得
,所以椭圆
的方程为
(2)设,
,则
又, 所以
,
当且仅当时取等号
从而, 即
面积的最大值为
(3)因为A(-1,0),所以,
由,消去y,得
,解得x=-1或
,
∴点
同理,有,而
,
∴…12分 ∴直线BC的方程为
,
即,即
所以,则由
,得直线BC恒过定点
知识点
如图,在四棱锥中,
,
,且DB平分
,E为PC的中点,AD=CD=1,DB=
,
(1)证明PA//平面BDE;
(2)证明AC平面ACD;
(3)求直线BC与平面PBD所成的角的正切值。
正确答案
解析
(1)证明:设,连结EH,在
中,因为AD=CD,且DB平分
,所以H为AC的中点,又有题设,E为PC的中点,故
,又
,所以
(2)证明:因为,
,所以
由(1)知,,
故
(3)解:由可知,BH为BC在平面PBD内的射影,所以
为直线与平面PBD所成的角。
由,
在中,
,所以直线BC与平面PBD所成的角的正切值为
。
知识点
一个四棱锥的三视图和直观图如图所示,其中俯视图中。E为侧棱PD的中点。
(1)求证:PB//平面AEC;
(2)若F为侧棱PA上的一点,且, 则
为何值时,PA
平面BDF?并求此时几何体F—BDC的体积。
正确答案
见解析
解析
(1)由图形可知该四棱锥和底面ABCD是菱形,且有一角为,边长为2,锥体高度为1。
设AC,BD和交点为O,连OE,OE为△DPB的中位线,
OE//PB,EO面EAC,PB
面EAC内,
PB//面AEC………..6
(2)过O作OFPA垂足为F
在Rt△POA中,PO=1,AO=,PA=2,PO2=PF·PA,2PF=1
在棱形中BDAC,又因为PO
面ABCD,所以BD
PO,
及BD面APO,所以PA
平面BDF
当时,在△POA中过F作FH//PO,则FH
面BCD,FH=
。…………………12
知识点
如图,在多面体中,四边形
是正方形,
,
,
,
.
(1)求证:面面
;
(2)求证:面
.
正确答案
见解析。
解析
证明:(1)四边形
为正方形,
,
…………………………………2分
………………………………4分
,
面
又面
,
面
面
………………………………6分
(2)
取的中点
,连结
,
,
,
,
四边形
为平行四边形
面
,
面
面
……………………8分
,
,
四边形
为平行四边形
,且
又是正方形,
,且
为平行四边形,
,
面
,
面
面
………………………………………………………………………10分
,
面
面
面
,
面
………………………………………………12分
知识点
如图,是边长为
的正方形,
平面
,
,
且
.
(1)求证:∥平面
;
(2)求证:平面平面
(3)求几何体ABCDEF的体积
正确答案
见解析
解析
(1)设AC与BD的交点为O,则DO=BO= BD,
连接EO,且
,所以EF//BO且EF=BO,
则四边形EFBO时平行四边形,
则BF//EO,EO 面ACE,
BF 面ACE,故BF//平面ACE
(2)
,
又,
………8分
(3)因为平面
∴
又
∥
且
=
,
,又
,
,由(1)知
,
所以几何体的体积
………12分
知识点
如图,在正三棱柱ABC-A1B1C1中,底面ABC为正三角形,M、N、G分别是棱CC1、AB、BC的中点.且CC1= AC.
(1) 求证:CN//平面 AMB1;
(2) 求证:B1M⊥平面AMG.
正确答案
见解析。
解析
(1) 设AB1的中点为P,连结NP、MP……………… 1分
∵CM
AA1,NP
AA1,∴CM NP,…2分
∴CNPM是平行四边形,∴CN∥MP……………3分
∵CN平面AMB1,MP
平面AMB1,∴CN∥平
面AMB1……………………………………………4分
(2) ∵CC1⊥平面ABC,∴平面CC1B1B⊥平面ABC,
∵AG⊥BC,∴AG⊥平面CC1B1B,∴B1M⊥AG. …
………………………………………………………6分
∵CC1⊥平面ABC,平面A1B1C1∥平面ABC,∴CC1⊥
AC,CC1⊥B1C ,
设:AC=2a,则CC1=2a
在Rt△MCA中,AM=…………………………… 8分
同理,B1M=a…………………………………………………………… 9分 ∵BB1∥CC1,∴BB1⊥平面ABC,∴BB1⊥AB,
∴AB1=,
∴AM2+B1M2=,∴B1M⊥AM,………………………………………10分
又AG∩AM=A,∴B1M⊥平面AMG..………………………………………12分
知识点
如图,在三棱柱中,
底面
,
, E、F分别是棱
的中点.
(1)求证:AB⊥平面AA1 C1C;
(2)若线段上的点
满足平面
//平面
,试确定点
的位置,并说明理由;
(3)证明:⊥A1C.
正确答案
见解析
解析
(1)底面
,
, --------------2分
,
,
面
. ------------4分
(2)面
//面
,面
面
,面
面
,
//
, ---------------------------7分
在
中
是棱
的中点,
是线段
的中点. ---------------------------8分
(3)三棱柱
中
侧面
是菱形,
, --------------------------------9分
由(1)可得,
,
面
, --------------------------------11分
.
又分别为棱
的中点,
//
,
. --------------------------12分
知识点
如图所示,在棱长为2的正方体中,
、
分别为
、
的
中点。
(1)求证://平面
;
(2)求证:;
(3)求三棱锥的体积。
正确答案
见解析。
解析
(1)连结,在
中,
、
分别为
,
的中点,则
(2)
(3)
且
,
∴ 即
=
=
知识点
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