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题型:简答题
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简答题

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.

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简答题

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=

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简答题

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=πr2h,

∴V:V=

(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=πr2h,

∴V:V=

(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,

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简答题

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===

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简答题

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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