- 立体几何与空间向量
- 共2637题
已知在如图的多面体中,AE⊥底面BEFC,AD∥EF∥BC,BE=AD= EF= BC,G是BC的中点。
(1)求证:AB∥平面DEG;
(2)求证:EG⊥平面BDF。
正确答案
见解析。
解析
知识点
如图,在长方形ABCD中,的中点,F为AE的中点.现在沿AE将三角形ADE向上折起,在折起的图形中解答下列两句:
(1)在线段AB上是否存在一点K,使BC//面DFK?若存在,请证明你的结论;若不存在,请说明理由;
(2)若面面ABCE,求证:面
面ADE.
正确答案
见解析。
解析
知识点
如图,内接于圆
,
是圆
的直径,四边形
为平行四边形,
平面
,
,
。
(1)求证:平面
;
(2)设,
表示三棱锥
的体积,求函数
的解析式及最大值,
正确答案
见解析。
解析
知识点
如图6,在三棱锥中,
,
,
为
的中点,
为
的中点,且△
为正三角形。
(1)求证:平面
;
(2)若,
,求点
到平面
的距离。
正确答案
见解析。
解析
(1)证明:在正中,
是
的中点,所以
。
因为是
的中点,
是
的中点,所以
,故
。
又,
,
平面
,
所以平面
因为平面
,所以
。
又平面
,
所以平面
。
(2)解法1:设点到平面
的距离为
,
因为,
是
的中点,所以
。
因为为正三角形,所以
。
因为,所以
。
所以。
因为,
由(1)知,所以
。
在中,
,
所以。
因为,
所以,
即。
所以。
故点到平面
的距离为
。
解法2:
过点作直线
的垂线,交
的延长线于点
,
由(1)知,平面
,
,
所以平面
。
因为平面
,所以
。
因为,所以
平面
。
所以为点
到平面
的距离。
因为,
是
的中点,所以
。
因为为正三角形,所以
,……10分
因为为
的中点,所以
。
以下给出两种求的方法:
方法1:在△中,过点
作
的垂线,垂足为点
,
则。
因为,
所以
方法2:在△
中,
。 ①
在△
中,因为
,
所以,
即。 ②
由①,②解得。
故点到平面
的距离为
。
知识点
如图,在三棱锥中,
,
,
°,平面
平面
,
,
分别为
,
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)因为,
分别为
,
中点,
所以∥
,
又平面
,
平面
,
所以∥平面
. …………………4分
(2)连结,
因为∥
,又
°,
所以.
又,
为
中点,
所以.
所以平面
,
所以. …………………9分
(3)因为平面平面
,
有,
所以平面
,
所以. …………14分
知识点
如图2所示,已知四棱锥P–ABCD的底面是直角梯形,∠ABC=∠BCD = 90°,AB = BC = PB = PC = 2CD,侧面PBC⊥底面ABCD。
(1)证明:PA⊥BD;
(2)求二面角P – BD – C的大小;
(3)求证:平面PAD⊥平面PAB。
正确答案
见解析。
解析
解法一:
(1)取BC中点O,连结AO交BD于点E,连结PO
∵PB = PC,∴PO⊥BC
又∵平面PBC⊥平面ABCD,平面PBC∩平面ABCD = BC
∴PO⊥平面ABCD
在直角梯形ABCD中
∵AB = BC = 2CD,易知Rt△ABO≌Rt△BCD
∴∠BEO =∠OAB +∠DBA =∠DBC +∠DBA = 90°
即AO⊥BD,由三垂线定理知PA⊥BD。
(2)连结PE,由PO⊥平面ABCD,AO⊥BD
得PE⊥BD
∴∠PEO为二面角P – BD – C的平面角
设AB = BC = PB = PC = 2CD = 2a
则PO =a,OE =
在Rt△PEO中,tan∠PEO =
∴二面角P – BD– C的大小为arctan
(3)取PB的中点为N,连结CN,则CN⊥PB
又∵AB⊥BC,BC是PB在面ABCD内的射影
∴AB⊥PB,又PB∩BC = B
∴AB⊥面PBC,∴平面PAB⊥平面PBC
∵CN⊥PB,面PAB∩面PBC = PB
∴CN⊥平面PAB
取PA的中点为M,连结DM、MN
则MN∥AB∥CD,∵MN =AB = CD
∴四边形MNCD为平行四边形
∴CN∥DM,∴DM⊥平面PAB
∴平面PAD⊥平面PAB。
解法二:
(1)取BC中点为O
∵侧面PBC⊥底面ABCD,△PBC为等边三角形
∴PO⊥底面ABCD,以BC的中点O为坐标原点,以BC所在直线为x轴,过点O与AB平行的直线为y轴,直线OP为z轴,如图乙所示,建立空间直角坐标系。
不妨设CD = 1
则AB = BC = PB = PC = 2,PO =
∴A(1,– 2,0),B (1,0,0),D (– 1,– 1,0),P (0,0,)
∴= (– 2,– 1,0),
= (1,– 2,–
)
∵·
= (– 2) × 1 + (– 1) × (– 2) + 0 × (–
) = 0
∴⊥
,∴PA⊥BD
(2)连结AO,设AO与BD相交于点E,连结PE
由·
= 1 × (– 2) + (– 2) × (– 1) + 0 × 0 = 0
∴⊥
,∴OA⊥BD
又∵EO为PE在平面ABCD内的射影,∴PE⊥BD
∴∠PEO为二面角P – BD – C的平面角
在Rt△BEO中,OE = OB · sin∠OBE =
∴在Rt△PEO中,tan∠PEO =
∴二面角P – BD – C的大小为arctan
(3)取PA的中点M,连结DM
则M,又∵
∴·
=
× 1 + 0 × (– 2) +
∴⊥
,即DM⊥PA
又∵= (1,0,
)
∴·
=
× 1 + 0 × 0 +
∴⊥
,即DM⊥PB,∴DM⊥平面PAB
∴平面PAD⊥平面PAB。
知识点
如图,矩形ABCD中,对角线AC、BD的交点为G,AD⊥平面ABE,AE⊥EB,AE=EB=BC=2,F为CE上的点,且BF⊥CE。
(1)求证:AE⊥平面BCE;
(2)求证:AE∥平面BFD;
(3)求三棱锥C-GBF的体积。
正确答案
见解析。
解析
知识点
如图,在底面为直角梯形的四棱锥中,
,
平面
,
,
,
。
(1)求证:;
(2)设AC与BD相交于点O,在棱上是否存在点
,使得
∥平面
?若存在,确定点
位置。
正确答案
见解析
解析
(1)在直角梯形ABCD中,
所以,所以
. …………4分
又因为,所以
由,所以
所以 …………7分
(2)存在点,使得
∥平面
,此时
…………9分
证明:在PC上取点使得
,连接OE.
由,
所以,可得
…………13分
又因为
所以∥平面
…………14分
知识点
已知直线l、m、n及平面、
,下列命题中的假命题是 ( )
正确答案
解析
l和n可满足平行、相交、垂直等多种情况。
知识点
如图所示,PA⊥平面ABCD,四边形ABCD为正方形,且2PA=AD, E、F、G、H分别是线段PA、PD、CD、BC的中点.
(1)求证:BC∥平面EFG;
(2)求证:DH⊥平面AEG;
(3)求三棱锥E-AFG与四棱锥P-ABCD的体积比.
正确答案
见解析。
解析
(1)∵BC∥AD,AD∥EF,∴BC∥EF,,,,,,,,,。2分
∥平面EFG,,,,,,,,,,,。3分
(2)∵PA⊥平面ABCD,∴PA⊥DH ,即 AE⊥DH,,,,,,,,,。5分
∵△ADG≌△DCH ,∴∠HDC=∠DAG,∠AGD+∠DAG=90°
∴∠AGD+∠HDC=90°
∴DH⊥AG
又∵AE∩AG=A,∴DH⊥平面AEG,,,,,,,,,,,。8分
(3),,,,,,,,,,,,,,。10分
,,,,,,,,,,,,,,。12分
知识点
已知在四棱锥P﹣ABCD中,底面ABCD是矩形,PA⊥平面ABCD,AB=2,PA=AD=1,E,F分别是AB、PD的中点。
(1)求证:AF⊥平面PDC;
(2)求三棱锥B﹣PEC的体积;
(3)求证:AF∥平面PEC。
正确答案
见解析。
解析
(1)证明:∵PA⊥平面ABCD,∴PA⊥CD,
由底面ABCD是矩形,∴CD⊥DA,又PA∩AD=A,∴CD⊥平面PAD,
∴CD⊥AF。
∵PA=AD=1,F是PD的中点,
∴AF⊥PD,
又PD∩DC=D,∴AF⊥平面PDC。
(2)解:=
,
∵PA⊥平面ABCD,
VB﹣PEC=VP﹣BEC==
。
(3)
取PC得中点M,连接MF、ME。
∵,
,E是AB的中点,∴
,
∴四边形AEMF是平行四边形,
∴AF∥EM。
又AF⊄平面PEC,EM⊂平面PEC,
∴AF∥平面PEC。
知识点
如图,已知平面,
、
是
上的两个点,
、
在平面
内,且
,
,在平面
上有一个动点
,使得
,则
面积的最大值是( ),
正确答案
解析
因为,所以在直角三角形
中,即
,即
,
设,过点
做
的垂线,设高为
,如图,
在三角形中有,整理得
,所以
,所以
的最大值为
,所以面积最大为
。
知识点
如图,在三棱锥中,
平面
,
,
为侧棱
上一点,它的正(主)视图和侧(左)视图如图所示。
(1)证明:平面
;
(2)求三棱锥的体积;
(3)在的平分线上确定一点
,使得
平面
,并求此时
的长。
正确答案
见解析。
解析
(1)因为平面
,所以
,
又,所以
平面
,所以
。
由三视图可得,在中,
,
为
中点,所以
,所以
平面
。
(2)由三视图可得,
由⑴知,
平面
,
又三棱锥的体积即为三棱锥
的体积,
所以,所求三棱锥的体积,
(3)取的中点
,连接
并延长至
,使得
,点
即为所求。
因为为
中点,所以
,
因为平面
,
平面
,所以
平面
,连接
,
,四边形
的对角线互相平分,所以
为平行四边形,所以
,又
平面
,所以在直角
中,
。
知识点
设、
是两条不同的直线,
、
、
是三个不同的平面。给出下列四个命题:
①若,
,则
②若
、
,
,
,则
③若,
,
,则
④若
,
,
,则
其中,正确命题的个数是
正确答案
解析
略
知识点
如图,平行四边形ABCD中,CD=1,,且BD⊥CD,正方形ADEF和平面ABCD垂直,G,H是DF,BE的中点.
(1)求证:;
(2)求证:;
(3)求三棱锥的体积.
正确答案
见解析。
解析
(1)证明:平面平面
,交线为
∴
∴
又
∴
(2)证明:连结,则
是
的中点
∴中,
又
∴
∴平面
(3)解:设中
边上的高为
依题意:
∴
即:点到平面
的距离为
∴
知识点
扫码查看完整答案与解析