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1、
第54練 平行與垂直綜合練
訓(xùn)練目標(biāo)
能熟練應(yīng)用線面平行、垂直的定理及性質(zhì)證明平行、垂直問題.
訓(xùn)練題型
(1)證明線線、線面、面面平行與垂直;(2)探求平行、垂直關(guān)系成立時(shí)滿足的條件.
解題策略
用分析法找思路,用綜合法寫過程,注意特殊元素的運(yùn)用.
1.(20xx天津模擬)如圖,在正方體ABCD-A1B1C1D1中,E,F(xiàn)分別是AD,DD1的中點(diǎn).
求證:(1)EF∥平面C1BD;
(2)A1C⊥平面C1BD.
2.如圖①所示,在Rt△ABC中,AC=6,BC=3,∠ABC=90,CD為∠ACB的平分線,點(diǎn)E在線段AC上,CE=4,將△B
2、CD沿CD折起,使得平面BCD⊥平面ACD,連接AB,BE,如圖②所示,設(shè)點(diǎn)F是AB的中點(diǎn).
(1)求證:DE⊥平面BCD;
(2)若EF∥平面BDG,其中G為AC上一點(diǎn),求三棱錐B-DEG的體積.
3.如圖,四棱錐P-ABCD的底面為矩形,AB=,BC=1,E,F(xiàn)分別是AB,PC的中點(diǎn),DE⊥PA.
(1)求證:EF∥平面PAD;
(2)求證:平面PAC⊥平面PDE.
4.(20xx北京海淀區(qū)下學(xué)期期中)如圖1,在梯形ABCD中,AD∥BC,AD⊥DC,BC=2AD,四邊形ABEF是矩形,將矩形ABEF沿AB折起到四
3、邊形ABE1F1的位置,使平面ABE1F1⊥平面ABCD,M為AF1的中點(diǎn),如圖2.
(1)求證:BE1⊥DC;
(2)求證:DM∥平面BCE1;
(3)判斷直線CD與ME1的位置關(guān)系,并說明理由.
答案精析
1.證明 (1)如圖,連接AD1,
∵E,F(xiàn)分別是AD和DD1的中點(diǎn),
∴EF∥AD1.
在正方體ABCD-A1B1C1D1中,AB∥D1C1,AB=D1C1,∴四邊形ABC1D1為平行四邊形,
即有AD1∥BC1,∴EF∥BC1.
又EF?平面C1BD,BC1?平面C1BD,
∴EF∥平面C1BD.
(2)如圖,連接
4、AC,則AC⊥BD.
∵在正方體ABCD-A1B1C1D1中,AA1⊥平面ABCD,BD?平面ABCD,
∴AA1⊥BD.
又AA1∩AC=A,AA1?平面AA1C,AC?平面AA1C,
∴BD⊥平面AA1C,A1C?平面AA1C,
∴A1C⊥BD.
同理可證A1C⊥BC1.
又BD∩BC1=B,BD?平面C1BD,BC1?平面C1BD,
∴A1C⊥平面C1BD.
2.(1)證明 取AC的中點(diǎn)P,連接DP,因?yàn)樵赗t△ABC中,AC=6,BC=3,∠ABC=90,CD為∠ACB的平分線,
所以∠A=30,△ADC是等腰三角形,所以DP⊥AC,DP=,∠DCP=30,∠P
5、DC=60.
又點(diǎn)E在線段AC上,CE=4,
所以AE=2,EP=1,所以∠EDP=30,
所以∠EDC=90,所以ED⊥DC.
因?yàn)槠矫鍮CD⊥平面ACD,且平面BCD∩平面ACD=DC,所以DE⊥平面BCD.
(2)解 若EF∥平面BDG,其中G為AC上一點(diǎn),
則易知G為EC的中點(diǎn),此時(shí)AE=EG=GC=2.
因?yàn)樵赗t△ABC中,AC=6,BC=3,∠ABC=90,CD為∠ACB的平分線,
所以BD=,DC==2,
所以B到DC的距離h===.
因?yàn)槠矫鍮CD⊥平面ACD,平面BCD∩平面ACD=DC,
所以B到DC的距離h就是三棱錐B-DEG的高,
所以三棱
6、錐B-DEG的體積V=S△DEGh==.
3.證明 (1)如圖,取PD中點(diǎn)G,連接AG,F(xiàn)G,
因?yàn)镕,G分別為PC,PD的中點(diǎn),所以FG∥CD,且FG=CD.
又因?yàn)镋為AB中點(diǎn),所以AE∥CD,且AE=CD.
所以AE∥FG,AE=FG.
所以四邊形AEFG為平行四邊形.
所以EF∥AG,又EF?平面PAD,
AG?平面PAD,
所以EF∥平面PAD.
(2)設(shè)AC∩DE=H,由△AEH∽△CDH及E為AB中點(diǎn),得==,
又因?yàn)锳B=,BC=1,
所以AC=,AH=AC=.
所以==,又∠BAC為公共角,所以△HAE∽△BAC.
所以∠AHE=∠ABC=90,
7、
即DE⊥AC.
又DE⊥PA,PA∩AC=A,PA?平面PAC,AC?平面PAC,所以DE⊥平面PAC.
又DE?平面PDE,
所以平面PAC⊥平面PDE.
4.(1)證明 因?yàn)樗倪呅蜛BE1F1為矩形,
所以BE1⊥AB.
因?yàn)槠矫鍭BCD⊥平面ABE1F1,
且平面ABCD∩平面ABE1F1=AB,
BE1?平面ABE1F1,
所以BE1⊥平面ABCD.
因?yàn)镈C?平面ABCD,
所以BE1⊥DC.
(2)證明 因?yàn)樗倪呅蜛BE1F1為矩形,
所以AM∥BE1.
因?yàn)锳D∥BC,AD∩AM=A,BC∩BE1=B,
AD?平面ADM,AM?平面ADM,
B
8、C?平面BCE1,BE1?平面BCE1,
所以平面ADM∥平面BCE1.
因?yàn)镈M?平面ADM,
所以DM∥平面BCE1.
(3)解 直線CD與ME1相交,理由如下:
取BC的中點(diǎn)P,CE1的中點(diǎn)Q,連接AP,PQ,QM,
所以PQ∥BE1,且PQ=BE1.
在矩形ABE1F1中,M為AF1的中點(diǎn),
所以AM∥BE1,且AM=BE1,
所以PQ∥AM,且PQ=AM.
所以四邊形APQM為平行四邊形,
所以MQ∥AP,MQ=AP.
因?yàn)樗倪呅蜛BCD為梯形,P為BC的中點(diǎn),BC=2AD,
所以AD∥PC,AD=PC,
所以四邊形ADCP為平行四邊形.
所以CD∥AP且CD=AP.
所以CD∥MQ且CD=MQ.
所以四邊形CDMQ是平行四邊形.
所以DM∥CQ,即DM∥CE1.
因?yàn)镈M≠CE1,
所以四邊形DME1C是以DM,CE1為底邊的梯形,
所以直線CD與ME1相交.