- 直线与平面平行的判定与性质
- 共1286题
如图,已知四棱锥P一ABCD的底面为直角梯形,AB∥CD,∠DAB=90°,PA⊥底面ABCD,且PA=AD=DC=
AB=1.M是PB的中点.
(1)求证AM=CM;
(2)N是PC的中点,求证DN∥平面AMC.
正确答案
证明:(1)在直角梯形ABCD中,BC⊥AC,
又∵PA⊥平面ABCD、BC⊂平面ABCD.
∴BC⊥PA,∴BC⊥平面PAC,
∴BC⊥PC,
在Rt△PAB中,M为PB的中点,则AM=.
在Rt△PBC中,M为PB的中点,则CM=,
∴AM=CM.
(2)连接DB交AC于F,
∵DC,∴DF=
.
取PM中点G,连接DG,FM,则DG∥FM,
又DG⊄平面MAC,FM⊂平面AMC,
∴DG∥平面AMC,连DN,GN,则GN∥MC,
∴GN∥平面AMC,又GN∩DG=G,
∴平面DNG∥平面ACM,
又DN⊂平面DNG,
∴DN∥平面ACM.
解析
证明:(1)在直角梯形ABCD中,BC⊥AC,
又∵PA⊥平面ABCD、BC⊂平面ABCD.
∴BC⊥PA,∴BC⊥平面PAC,
∴BC⊥PC,
在Rt△PAB中,M为PB的中点,则AM=.
在Rt△PBC中,M为PB的中点,则CM=,
∴AM=CM.
(2)连接DB交AC于F,
∵DC,∴DF=
.
取PM中点G,连接DG,FM,则DG∥FM,
又DG⊄平面MAC,FM⊂平面AMC,
∴DG∥平面AMC,连DN,GN,则GN∥MC,
∴GN∥平面AMC,又GN∩DG=G,
∴平面DNG∥平面ACM,
又DN⊂平面DNG,
∴DN∥平面ACM.
如图,直三棱柱ABC-A′B′C′,∠BAC=90°,
,AA′=1,点M,N分别为A′B和B′C′的中点.
(Ⅰ)证明:MN∥平面A′ACC′;
(Ⅱ)求三棱锥A′-MNC的体积.
(椎体体积公式V=Sh,其中S为底面面积,h为高)
正确答案
(Ⅰ)(证法一)
连接AB′,AC′,由已知∠BAC=90°,AB=AC,三棱柱ABC-A′B′C′为直三棱柱,
所以M为AB′的中点,又因为N为B′C′中点,所以MN∥AC′,
又MN⊄平面A′ACC′,AC′⊂平面A′ACC′,所以MN∥平面A′ACC′;
(证法二)
取A′B′中点,连接MP,NP.而M,N分别为AB′,B′C′中点,所以MP∥AA′,PN∥A′C′.所以MP∥平面A′ACC′,PN∥平面A′ACC′;又MP∩PN=P,
所以平面MPN∥平面A′ACC′,而MN⊂平面MPN,所以MN∥平面A′ACC′;
(Ⅱ)(解法一)连接BN,由题意A′N⊥B′C′,平面A′B′C′∩平面B′BCC′=B′C′,所以A′N⊥平面NBC,又A′N=B′C′=1,故
V A′-MNC=V N-A′MC=V N-A′BC=
V A′-NBC=
.
(解法二)
V A′-MNC=V A′-NBC-V M-NBC=V A′-NBC=
.
解析
(Ⅰ)(证法一)
连接AB′,AC′,由已知∠BAC=90°,AB=AC,三棱柱ABC-A′B′C′为直三棱柱,
所以M为AB′的中点,又因为N为B′C′中点,所以MN∥AC′,
又MN⊄平面A′ACC′,AC′⊂平面A′ACC′,所以MN∥平面A′ACC′;
(证法二)
取A′B′中点,连接MP,NP.而M,N分别为AB′,B′C′中点,所以MP∥AA′,PN∥A′C′.所以MP∥平面A′ACC′,PN∥平面A′ACC′;又MP∩PN=P,
所以平面MPN∥平面A′ACC′,而MN⊂平面MPN,所以MN∥平面A′ACC′;
(Ⅱ)(解法一)连接BN,由题意A′N⊥B′C′,平面A′B′C′∩平面B′BCC′=B′C′,所以A′N⊥平面NBC,又A′N=B′C′=1,故
V A′-MNC=V N-A′MC=V N-A′BC=
V A′-NBC=
.
(解法二)
V A′-MNC=V A′-NBC-V M-NBC=V A′-NBC=
.
如图,AA1、BB1为圆柱OO1的母线,BC是底面圆O的直径,D、E分别是AA1、CB1的中点,DE⊥面CBB1.
(1)证明:DE∥面ABC;
(2)求四棱锥C-ABB1A1与圆柱OO1的体积比;
(3)若BB1=BC,求CA1与面BB1C所成角的正弦值.
正确答案
解:(1)证明:连接EO,OA.∵E,O分别为B1C,BC的中点,∴EO∥BB1.
又DA∥BB1,且.∴四边形AOED是平行四边形,
即DE∥OA,DE⊄面ABC.∴DE∥面ABC.
(2)由题DE⊥面CBB1,且由(1)知DE∥OA.∴AO⊥面CBB1,∴AO⊥BC,
∴AC=AB.因BC是底面圆O的直径,得CA⊥AB,且AA1⊥CA,
∴CA⊥面AA1B1B,即CA为四棱锥的高.
设圆柱高为h,底半径为r,则V柱=πr2h,,
∴V锥:V柱 =.
(3)解:作过C的母线CC1,连接B1C1,则B1C1是上底面圆O1的直径,
连接A1O1,得A1O1∥AO,又AO⊥面CBB1C1,
∴A1O1⊥面CBB1C1,连接CO1,
则∠A1CO1为CA1与面BB1C所成的角,
设BB1=BC=2,则,
A1O1=1.(12分)
在Rt△A1O1C中,.
解析
解:(1)证明:连接EO,OA.∵E,O分别为B1C,BC的中点,∴EO∥BB1.
又DA∥BB1,且.∴四边形AOED是平行四边形,
即DE∥OA,DE⊄面ABC.∴DE∥面ABC.
(2)由题DE⊥面CBB1,且由(1)知DE∥OA.∴AO⊥面CBB1,∴AO⊥BC,
∴AC=AB.因BC是底面圆O的直径,得CA⊥AB,且AA1⊥CA,
∴CA⊥面AA1B1B,即CA为四棱锥的高.
设圆柱高为h,底半径为r,则V柱=πr2h,,
∴V锥:V柱 =.
(3)解:作过C的母线CC1,连接B1C1,则B1C1是上底面圆O1的直径,
连接A1O1,得A1O1∥AO,又AO⊥面CBB1C1,
∴A1O1⊥面CBB1C1,连接CO1,
则∠A1CO1为CA1与面BB1C所成的角,
设BB1=BC=2,则,
A1O1=1.(12分)
在Rt△A1O1C中,.
如图所示的五面体中,四边形ABCD是矩形,DA⊥面ABEF,M为EF中点,且DA=1,AB∥EF,AB=
EF=2
,AF=BE=2.
(Ⅰ)求证:CM∥平面ADF;
(Ⅱ)求三棱锥M-ADF的体积.
正确答案
(I)证明:连接CM,由题意可得,,
,MF=
,
∴
,
∴四边形MFDC为平行四边形,
∴DF∥CM.
∵DF⊂平面ADF,CM⊄平面ADF,
∴CM∥平面ADF.
(Ⅱ)解:∵M为EF的中点,
∴EM=AB=2,
又∵AB∥EF,∴四边形ABEM是平行四边形.
∴AM=BE=2,
又∵AF=2,MF=2,
∴△FAM为直角三角形且∠FAM=90°.
∴=2.
∵DA⊥面ABEF,且DA=1,∴DA是三棱锥D-MAF的高.
∴VM-ADF=VD-MAF==
=
.
解析
(I)证明:连接CM,由题意可得,,
,MF=
,
∴
,
∴四边形MFDC为平行四边形,
∴DF∥CM.
∵DF⊂平面ADF,CM⊄平面ADF,
∴CM∥平面ADF.
(Ⅱ)解:∵M为EF的中点,
∴EM=AB=2,
又∵AB∥EF,∴四边形ABEM是平行四边形.
∴AM=BE=2,
又∵AF=2,MF=2,
∴△FAM为直角三角形且∠FAM=90°.
∴=2.
∵DA⊥面ABEF,且DA=1,∴DA是三棱锥D-MAF的高.
∴VM-ADF=VD-MAF==
=
.
已知正方形ABCD所在平面与正方形ABEF所在平面互相垂直,M为AC上一点,N为BF上一点,且AM=FN=x有,设AB=a,
(1)求证:MN∥平面CBE;
(2)求证:MN⊥AB;
(3)当x为何值时,MN取最小值?并求出这个最小值.
正确答案
证明:(1)在平面ABC中,作MG∥AB,在平面BFE中,作NH∥EF,
连接GH∵AM=FN∴MC=NB∵
∴∴MNHG为平行四边形;∴MN∥GH
又∵GH⊆面BEC,MN≠⊂面BEC∴MN∥面BEC
(2)∵AB⊥BC,AB⊥BE∴AB⊥面BEC∵GH⊆面GEC∴AB⊥GH∵MN∥GH∴MN⊥AB
(3)∵面ABCD⊥面ABEF∴BE⊥面ABCD∴BE⊥BC
∵BG=,BH=
∴MN=GH=
=
=(
)
=当且仅当
时,等号成立;
∴当时,MN取最小值
.
解析
证明:(1)在平面ABC中,作MG∥AB,在平面BFE中,作NH∥EF,
连接GH∵AM=FN∴MC=NB∵
∴∴MNHG为平行四边形;∴MN∥GH
又∵GH⊆面BEC,MN≠⊂面BEC∴MN∥面BEC
(2)∵AB⊥BC,AB⊥BE∴AB⊥面BEC∵GH⊆面GEC∴AB⊥GH∵MN∥GH∴MN⊥AB
(3)∵面ABCD⊥面ABEF∴BE⊥面ABCD∴BE⊥BC
∵BG=,BH=
∴MN=GH=
=
=(
)
=当且仅当
时,等号成立;
∴当时,MN取最小值
.
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