立体几何大题练习(文科)(2)

2019-03-06 07:24

【分析】(1)证明B1C1∥DE,即可证明B1C1∥平面A1DE; (2)证明DE⊥平面ACC1A1,即可证明平面A1DE⊥平面ACC1A1.

【解答】证明:(1)因为D,E分别是AB,AC的中点,所以DE∥BC,…(2分) 又因为在三棱柱ABC﹣A1B1C1中,B1C1∥BC,所以B1C1∥DE…(4分) 又B1C1?平面A1DE,DE?平面A1DE,所以B1C1∥平面A1DE…(6分) (2)在直三棱柱ABC﹣A1B1C1中,CC1⊥底面ABC, 又DE?底面ABC,所以CC1⊥DE…(8分) 又BC⊥AC,DE∥BC,所以DE⊥AC,…(10分)

又CC1,AC?平面ACC1A1,且CC1∩AC=C,所以DE⊥平面ACC1A1…(12分) 又DE?平面A1DE,所以平面A1DE⊥平面ACC1A1…(14分)

【点评】本题考查线面平行、线面垂直、面面垂直的判定,考查学生分析解决问题的能力,属于中档题.

6.在四棱锥P﹣ABCD中,PC⊥底面ABCD,M,N分别是PD,PA的中点,AC⊥AD,∠ACD=∠ACB=60°,PC=AC. (1)求证:PA⊥平面CMN; (2)求证:AM∥平面PBC.

【分析】(1)推导出MN∥AD,PC⊥AD,AD⊥AC,从而AD⊥平面PAC,进而AD⊥PA,MN⊥PA,再由CN⊥PA,能证明PA⊥平面CMN.

(2)取CD的中点为Q,连结MQ、AQ,推导出MQ∥PC,从而MQ∥平面PBC,再求出AQ∥平面,从而平面AMQ∥平面PCB,由此能证明AM∥平面PBC.

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【解答】证明:(1)∵M,N分别为PD、PA的中点, ∴MN为△PAD的中位线,∴MN∥AD,

∵PC⊥底面ABCD,AD?平面ABCD,∴PC⊥AD, 又∵AD⊥AC,PC∩AC=C,∴AD⊥平面PAC, ∴AD⊥PA,∴MN⊥PA,

又∵PC=AC,N为PA的中点,∴CN⊥PA,

∵MN∩CN=N,MN?平面CMN,CM?平面CMN, ∴PA⊥平面CMN.

解(2)取CD的中点为Q,连结MQ、AQ, ∵MQ是△PCD的中位线,∴MQ∥PC,

又∵PC?平面PBC,MQ?平面PBC,∴MQ∥平面PBC, ∵AD⊥AC,∠ACD=60°,∴∠ADC=30°. ∴∠DAQ=∠ADC=30°,∴∠QAC=∠ACQ=60°, ∴∠ACB=60°,∴AQ∥BC,

∵AQ?平面PBC,BC?平面PBC,∴AQ∥平面PBC, ∵MQ∩AQ=Q,∴平面AMQ∥平面PCB, ∵AM?平面AMQ,∴AM∥平面PBC.

【点评】本题考查线面垂直、线面平行的证明,考查空间中线线、线面、面面间的位置关系,考查推理论证能力、运算求解能力、空间想象能力,考查化归与转化思想、数形结合思想、函数与方程思想,是中档题.

7.如图,在四棱锥P﹣ABCD中,底面ABCD是边长为2的正方形,侧面PAD⊥底面ABCD,且PA=PD=

AD,E、F分别为PC、BD的中点.

(1)求证:EF∥平面PAD;

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(2)求证:面PAB⊥平面PDC.

【分析】(1)连接AC,则F是AC的中点,E为PC 的中点,证明EF∥PA,利用直线与平面平行的判定定理证明EF∥平面PAD;

(2)先证明CD⊥PA,然后证明PA⊥PD.利用直线与平面垂直的判定定理证明PA⊥平面PCD,最后根据面面垂直的判定定理即可得到面PAB⊥面PDC. 【解答】证明:(1)连接AC,由正方形性质可知,AC与BD相交于BD的中点F,F也为AC中点,E为PC中点. 所以在△CPA中,EF∥PA, 又PA?平面PAD,EF?平面PAD, 所以EF∥平面PAD; (2)平面PAD⊥平面ABCD

平面PAD∩面ABCD=AD?CD⊥平面PAD?CD⊥PA 正方形ABCD中CD⊥ADPA?平面PADCD?平面ABCD 又

,所以PA2+PD2=AD2

,即PA⊥PD.

所以△PAD是等腰直角三角形,且因为CD∩PD=D,且CD、PD?面PDC 所以PA⊥面PDC 又PA?面PAB, 所以面PAB⊥面PDC.

【点评】本题考查直线与平面垂直的判定,直线与平面平行的判定的应用,考查逻辑推理能力.

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8.如图,在四棱锥P﹣ABCD中,PA⊥平面ABCD,底面ABCD为菱形,且PA=AD=2,BD=2

,E、F分别为AD、PC中点.

(1)求点F到平面PAB的距离; (2)求证:平面PCE⊥平面PBC.

【分析】(1)取PB的中点G,连接FG、AG,证得底面ABCD为正方形.再由中位线定理可得FG∥AE且FG=AE,四边形AEFG是平行四边形,则AG∥FE,运用线面平行的判定定理可得EF∥平面PAB,点F与点E到平面PAB的距离相等,运用线面垂直的判定和性质,证得AD⊥平面PAB,即可得到所求距离;

(2)运用线面垂直的判定和性质,证得BC⊥平面PAB,EF⊥平面PBC,再由面面垂直的判定定理,即可得证.

【解答】(1)解:如图,取PB的中点G,连接FG、AG, 因为底面ABCD为菱形,且PA=AD=2,所以底面ABCD为正方形. ∵E、F分别为AD、PC中点, ∴FG∥BC,AE∥BC,∴FG∥AE且FG=AE,

∴四边形AEFG是平行四边形,∴AG∥FE, ∵AG?平面PAB,EF?平面PAB,∴EF∥平面PAB, ∴点F与点E到平面PAB的距离相等, 由PA⊥平面ABCD,可得PA⊥AD, 又AD⊥AB,PA∩AB=A, AD⊥平面PAB,

则点F到平面PAB的距离为EA=1.

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,,

(2)证明:由(1)知AG⊥PB,AG∥EF, ∵PA⊥平面ABCD,∴BC⊥PA,

∵BC⊥AB,AB∩BC=B,∴BC⊥平面PAB, 由AG?平面PAB,

∴BC⊥AG,又∵PB∩BC=B, ∴AG⊥平面PBC,∴EF⊥平面PBC, ∵EF?平面PCE, ∴平面PCE⊥平面PBC.

【点评】本题考查空间点到平面的距离,注意运用转化思想,考查线面平行和垂直的判定和性质,以及面面垂直的判定,熟练掌握定理的条件和结论是解题的关键,属于中档题.

9.在四棱锥P﹣ABCD中,底面ABCD为直角梯形,∠BAD=∠ADC=90°,DC=2AB=2AD,BC⊥PD,E,F分别是PB,BC的中点. 求证:(1)PC∥平面DEF; (2)平面PBC⊥平面PBD.

【分析】(1)由中位线定理可得PC∥EF,故而PC∥平面DEF;

(2)由直角梯形可得BC⊥BD,结合BC⊥PD得出BC⊥平面PBD,于是平面PBC

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