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- 2021-07-01 发布
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课时达标训练(七) 平行与垂直
A组
1.(2019·苏北三市期末)如图,在直三棱柱ABCA1B1C1中,D,E,F分别是B1C1,AB,AA1的中点.
(1)求证:EF∥平面A1BD;
(2)若A1B1=A1C1,求证:平面A1BD⊥平面BB1C1C.
证明:(1)因为E,F分别是AB,AA1的中点,所以EF∥A1B.因为EF⊄平面A1BD,A1B⊂平面A1BD,所以EF∥平面A1BD.
(2)在直三棱柱ABCA1B1C1中,BB1⊥平面A1B1C1,
因为A1D⊂平面A1B1C1,所以BB1⊥A1D.
因为A1B1=A1C1,且D是B1C1的中点,
所以A1D⊥B1C1.
因为BB1∩B1C1=B1,B1C1,BB1⊂平面BB1C1C,
所以A1D⊥平面BB1C1C.
因为A1D⊂平面A1BD,
所以平面A1BD⊥平面BB1C1C.
2.(2019·南京四校联考)如图,在四棱锥PABCD中,底面ABCD是矩形,PD⊥平面ABCD,E是BC的中点,F在棱PC上,且PA∥平面DEF.
(1)求证:AD⊥PC;
(2)求的值.
解:(1)证明:因为底面ABCD是矩形,所以AD⊥DC.
因为PD⊥平面ABCD,AD⊂平面ABCD,所以PD⊥AD.
又PD,DC⊂平面PCD,PD∩DC=D,所以AD⊥平面PCD.
又PC⊂平面PCD,所以AD⊥PC.
(2)如图,连接AC,交DE于G,连接FG.
因为PA∥平面DEF,PA⊂平面PAC,平面PAC∩平面DEF=FG.
所以PA∥FG,
所以=.
因为底面ABCD是矩形,E是BC的中点,
所以AD∥BC,AD=2EC.
所以易知==2.
所以=2.
3.(2019·扬州期末)如图,在三棱柱ABCA1B1C1中,四边形AA1B1B为矩形,平面AA1B1B⊥平面ABC,E,F分别是四边形AA1B1B,BB1C1C对角线的交点.
求证:(1)EF∥平面ABC;
(2)BB1⊥AC.
证明:(1)在三棱柱ABCA1B1C1中,四边形AA1B1B,四边形BB1C1C均为平行四边形.
∵E,F分别是四边形AA1B1B,BB1C1C对角线的交点,∴E,F分别是AB1,CB1的中点,∴EF∥AC.
∵EF⊄平面ABC,AC⊂平面ABC,∴EF∥平面ABC.
(2)∵四边形AA1B1B为矩形,∴BB1⊥AB,
∵平面AA1B1B⊥平面ABC,BB1⊂平面ABB1A1,平面ABB1A1∩平面ABC=AB,
∴BB1⊥平面ABC.
∵AC⊂平面ABC,∴BB1⊥AC.
4.(2019·南京三模)在四棱锥PABCD中,PA⊥平面ABCD,AD∥BC,AB=1,BC=2,∠ABC=60°.
(1)求证:平面PAC⊥平面PAB;
(2)设平面PBC∩平面PAD=l,求证:BC∥l.
证明:(1)因为PA⊥平面ABCD,AC⊂平面ABCD,
所以PA⊥AC.
因为AB=1,BC=2,∠ABC=60°,所以由余弦定理,
得AC=
==.
因为12+=22,即AB2+AC2=BC2,所以AC⊥AB.
又AC⊥PA,PA∩AB=A,PA⊂平面PAB,AB⊂平面PAB,
所以AC⊥平面PAB.
又AC⊂平面PAC,所以平面PAC⊥平面PAB.
(2)因为BC∥AD,AD⊂平面PAD,BC⊄平面PAD,
所以BC∥平面PAD.
又BC⊂平面PBC,且平面PBC∩平面PAD=l,
所以BC∥l.
B组
1.(2018·盐城三模)在直四棱柱ABCDA1B1C1D1中,已知底面ABCD是菱形,M,N分别是棱A1D1,D1C1的中点.
求证:(1)AC∥平面DMN;
(2)平面DMN⊥平面BB1D1D.
证明:(1)连结A1C1,在四棱柱ABCDA1B1C1D1中,因为AA1綊BB1,BB1綊CC1,所以AA1綊CC1,所以A1ACC1为平行四边形,所以A1C1∥AC.又M,N分别是棱A1D1,D1C1的中点,所以MN∥A1C1,所以AC∥MN.又AC⊄平面DMN,MN⊂平面DMN,所以AC∥平面DMN.
(2)因为四棱柱ABCDA1B1C1D1是直四棱柱,
所以DD1⊥平面A1B1C1D1,而MN⊂平面A1B1C1D1,
所以MN⊥DD1.
又因为棱柱的底面ABCD是菱形,所以底面A1B1C1D1也是菱形,
所以A1C1⊥B1D1,而MN∥A1C1,所以MN⊥B1D1.
又MN⊥DD1,DD1⊂平面BB1D1D,B1D1⊂平面BB1D1D,且DD1∩B1D1=D1,
所以MN⊥平面BB1D1D.
而MN⊂平面DMN,所以平面DMN⊥平面BB1D1D.
2.(2019·扬州中学模拟)如图,已知三棱锥PABC中,AC⊥BC,PA=PC,棱AC的中点为E,且BC∥平面PEF.
(1)求证:EF∥平面PBC;
(2)求证:平面PAC⊥平面PEF.
证明:(1)因为BC∥平面PEF,BC⊂平面ABC,平面PEF∩平面ABC=EF,所以EF∥BC.
又EF⊄平面PBC,BC⊂平面PBC,所以EF∥平面PBC.
(2)因为PA=PC,E是AC的中点,所以AC⊥PE.
又AC⊥BC,EF∥BC,所以AC⊥EF.
又PE∩EF=E,PE,EF⊂平面PEF,所以AC⊥平面PEF.
又AC⊂平面PAC,所以平面PAC⊥平面PEF.
3.(2019·南师附中、天一中学四月联考)如图,在直四棱柱ABCDA1B1C1D1中,已知点M为棱BC上异于B,C的一点.
(1)若M为BC的中点,求证:A1C∥平面AB1M;
(2)若平面AB1M⊥平面BB1C1C,求证:AM⊥BC.
证明:(1)连接A1B,交AB1于点N.在直四棱柱ABCDA1B1C1D1中,易知四边形AA1B1B为矩形,∴N为A1B的中点.
又M为BC的中点,连接MN,∴MN∥A1C.
又A1C⊄平面AB1M,MN⊂平面AB1M,∴A1C∥平面AB1M.
(2)过点B作BP⊥B1M,垂足为P,∵平面AB1M⊥平面B1BCC1,
平面AB1M∩平面B1BCC1=B1M,BP⊂平面BB1C1C,∴BP⊥平面AB1M.
AM⊂平面AB1M.∴BP⊥AM.
在直四棱柱ABCDA1B1C1D1中,BB1⊥平面ABCD,
∴AM⊂平面ABCD,∴BB1⊥AM.
又BP∩BB1=B,BP,BB1⊂平面BB1C1C,∴AM⊥平面BB1C1C.又BC⊂平面BB1C1C,∴AM⊥BC.
4.(2018·常州期末)如图,四棱锥PABCD的底面ABCD是平行四边形,PC⊥平面ABCD,PB=PD,点Q是棱PC上异于P,C的一点.
(1)求证:BD⊥AC;
(2)过点Q和AD的平面截四棱锥得到截面ADQF(点F在棱PB上),求证:QF∥BC.
证明:(1)因为PC⊥平面ABCD,BD⊂平面ABCD,所以BD⊥PC.
记AC,BD交于点O,连结OP.
因为平行四边形对角线互相平分,则O为BD的中点.
在△PBD中,PB=PD,所以BD⊥OP.
又PC∩OP=P,PC⊂平面PAC,OP⊂平面PAC.
所以BD⊥平面PAC,
又AC⊂平面PAC,所以BD⊥AC.
(2)因为四边形ABCD是平行四边形,所以AD∥BC.
又AD⊄平面PBC,BC⊂平面PBC,
所以AD∥平面PBC.
又AD⊂平面ADQF,平面ADQF∩平面PBC=QF,
所以AD∥QF,所以QF∥BC.
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