题目列表(包括答案和解析)
598. 平面α∥平面β,A、B∈α,C∈β,AA′⊥β于A′,BB′⊥β于B′,若AC⊥AB,AC与β成60°的角,AC=8cm,B′C=6cm,求异面直线AC与BB′间的距离.
解析:∵BB′⊥α∴BB′⊥AB 又∵AC⊥AB ∴AB为AC与BB′的公垂线
又∵AB=A′B′ AB∥A′B′ AC⊥A′B′
∴A′C′⊥A′B′
A′B′=
597. AB、CD为夹在两个平行平面α、β间的异面线段,M、N分别为AB、CD的中点,求证:MN∥α.
解析:过C作CE∥AB交β于E,取CE中点P则
AB∥CE AC∥BE MP∥AC BP∥α
(1)MP∥β;(2)PN∥ED?PN∥β.∴面MN∥面β∴MN∥面α,MN∥α
596.两条一异面直线所成的角的范围是?
直线与平面所成的角的范围是?
两个半平面所成二面角的范围是?
斜线与平面所成的角的范围是?
解析:,
,直线在平面内或直线与平面平行定为0
,规定两个半平面重合时为0,两个半平面展成一个平面为180度。
595. 直线与平面α所成角θ的范围是( )
A、0°<θ<90° B、0°θ90° C、0°<θ<180° D、0°θ180°
解析:B
594. 经过两条平行直线,有且只有一个平面
证明:因为当两条直线在同一个平面内,且不相交时叫做平行线,所以两条平行直线a和b必在某个平面α内,就是说过两条平行直线有一个平面.如果过a和b还有一个平面β,那么在a上的任意一点A一定在β内这样过点A和直线b有两个平面α和β,这和推论1矛盾,所以过平行直线a和b的平面只有一个.
593. 经过两条相交直线,有且只有一个平面
证明:如图:设直线a、b相交于点A,在a、b上分别取不同于点A的点B、C,得不在一直线上的三点A、B和C,过这三点有且只有一个平面α(公理3),因此a、b各有两点在平面α内,所以a、b在平面α内,因此平面α是过相交直线a、b的平面.
如果过直线a和b还有另一个平面β,那么A、B、C三点也一定都在平面β内,这样过不在一条直线上的三点A、B、C就有两个平面α、β了,这和公理3矛盾,所以过直线a、b的平面只有一个.
592. 直线上有两点到平面α的距离相等,这条直线和平面α的位置如何?
解析:(1)若直线上的两点到平面α的距离都等于0,这时直线在平面α内(如图)
(2)若直线上的两点在平面α的两侧,且到平面α的距离相等,这时直线与平面α相交(如图).
(3)若直线l上的两点在平面α的同一侧,且到平面α的距离相等(如图).
∵AA1⊥α于点A1,BB1⊥α于点B1.又 A、B均在l上,且在α的同侧.∴AA1 BB1
∴AA1BB1为一平行四边形.∴AB∥A1B1 ∴这时直线l与平面α平行.
想一想:若直线l上各点到平面α的距离都相等,那么直线l和平面α的位置关系又怎样?
591. 两个惟一性定理.
(1)过一点有且只有一条直线和一已知平面垂直
(2)过一点有且只有一个平面和一已知直线垂直
过点A垂直于直线a的所有直线都在过点A,且垂直于直线a的平面内,试证之.
已知:A∈α,a⊥α于点O,AB⊥a.求证:
证明:假AB不在平面α内,连结AO.
∵a⊥α∴a⊥AO.又a⊥AB,且AO∩AB=A.
∴a垂直于相交直AO、AB所确定的平面β.
说明: 关于直线和平面垂直的问题中,有两个基本作图:
(1)过一点有且只有一条直线和一个平面垂直.(2)过一点有且只有一个平面和一条直线垂直.
这两个基本作图可作为公理直接使用.
310. 平面α内有一个半圆,直径为AB,过A作SA⊥平面α,在半圆上任取一点M,连SM、SB,且N、H分别是A在SM、SB上的射影.(1)求证:NH⊥SB.(2)这个图形中有多少个线面垂直关系?(3)这个图形中有多少个直角三角形?(4)这个图形中有多少对相互垂直的直线?
解析:此题主要考查直线与直线,直线与平面的垂直关系及论证,空间想象力.
解 (1)连AM,BM.∵AB为已知圆的直径,如图所示.
∴AM⊥BM,
∵SA⊥平面α,MBα,
∴SA⊥MB.
∵AM∩SA=A,∴BM⊥平面SAM.
∵AN平面SAM,
∴BM⊥AN.
∵AN⊥SM于N,BM∩SM=M,
∴AN⊥平面SMB.
∵AH⊥SB于H,且NH是AH在平面SMB的射影
∴NH⊥SB.
(2)由(1)知,SA⊥平面AMB,BM⊥平面SAM.AN⊥平面SMB.
∵SB⊥AH且SB⊥HN.
∴SB⊥平面ANH.
∴图中共有4个线面垂直关系
(3)∵SA⊥平面AMB,
∴ΔSAB、ΔSAM均为直角三角形.
∵BM⊥平面SAM,∴ΔBMA,ΔBMS均为直角三角形.
∵AN⊥平面SMB.∴ΔANS、ΔANM、ΔANH均为直角三角形.
∵SB⊥平面AHN. ∴ΔSHA、ΔBHA、ΔSHN均为直角三角形
综上所述,图中共有10个直角三角形.
(4)由SA⊥平面AMB知:SA⊥AM,SA⊥AB,SA⊥BM;
由BM⊥平面SAM知:BM⊥AM,BM⊥SM,BM⊥AN;
由AN⊥平面SMB知:AN⊥SM,AN⊥SB,AN⊥NH;
SB⊥平面AHN知:SB⊥AH,SB⊥HN;
综上所述,图中有11对互相垂直的直线.
309. 在空间四边形ABCP中,PA⊥PC,PB⊥BC,AC⊥BC.PA、PB与平面ABC所成角分别为30°和45°。(1)直线PC与AB能否垂直?证明你的结论;(2)若点P到平面ABC的距离为h,求点P到直线AB的距离.
解析:主要考查直线与直线、直线与平面的位置关系的综合应用及线面角,点面间距离等概念应用,空间想象力及推理能力.
解 (1)AB与PC不能垂直,证明如下:假设PC⊥AB,作PH⊥平面ABC于H,则HC是PC在平面ABC的射影,∴HC⊥AB,∵PA、PB在平面ABC的射影分别为HB、HA,PB⊥BC,PA⊥PC.
∴BH⊥BC,AH⊥AC
∵AC⊥BC,∴平行四边形ACBH为矩形.
∵HC⊥AB,∴ACBH为正方形.
∴HB=HA
∵PH⊥平面ACBH.∴ΔPHB≌ΔPHA.
∴∠PBH=∠PAH,且PB,PA与平面ABC所成角分别为∠PBH,∠PAH.由已知∠PBH=45°,∠PAH=30°,与∠PBH=∠PAH矛盾.
∴PC不垂直于AB.
(2)由已知有PH=h,∴∠PBH=45°
∴BH=PH=h.∵∠PAH=30°,∴HA=h.
∴矩形ACBH中,AB===2h.
作HE⊥AB于E,∴HE===h.
∵PH⊥平面ACBH,HE⊥AB,
由三垂线定理有PE⊥AB,∴PE是点P到AB的距离.
在RtΔPHE中,PE===h.
即点P到AB距离为h.
评析:此题属开放型命题,处理此类问题的方法是先假设结论成立,然后“执果索因”,作推理分析,导出矛盾的就否定结论(反证法),导不出矛盾的,就说明与条件相容,可采用演绎法进行推理,此题(1)属于反证法.
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