2、如何找斜线在平面内的射影, 显然是过A点作直线垂直于平面BCD, 这样斜线与直线的位置关系, 通过射影与直线的位置关系判定。
证明: 过A点作AO垂直于平面BCD于O
连BO, CO, DO
∵AO^平面BCD, AC^BD
∴CO^BD
∵AO^平面BCD, AD^BC
∴DO^BC
∴O为△BCD的垂心
∴BO^CD
∴AB^CD
119. 在空间四边形ABCD中, 已知AC^BD, AD^BC, 求证: AB^CD。
解析: 1、条件AC^BD, AD^BC, 可以看作斜线AD, AC与平面BCD内的直线的位置关系, 从而联想到用三垂线定理或其逆定理证明命题。
118. 如图02,在长方体ABCD-A1B1C1D1中,P、Q、R分别是棱AA1、BB1、BC上的点,PQ∥AB,C1Q⊥PR,求证:∠D1QR=90°.
证明:∵ PQ∥AB,AB⊥平面BC1,
∴ PQ⊥平面BC1,QR是PR在平面BC1的射影.
根据三垂线定理的逆定理,由C1Q⊥PR得C1Q⊥QR.
又因D1C1⊥平面BC1,则C1Q是D1Q在平面B1C的射影,根据三垂线定理,由C1Q⊥QR得QR⊥D1Q.
∴ ∠D1QR=90°
117. 点P在平面ABC的射影为O,且PA、PB、PC两两垂直,那么O是△ABC的( )
(A) 内心 (B) 外心
(C) 垂心 (D) 重心
解析:由于PC⊥PA,PC⊥PB,所以PC⊥平面PAB,
∴ PC⊥AB.
又P在平面ABC的射影为O,连CO,则CO是PC在平面ABC的射影,根据三垂线定理的逆定理,得:CO⊥AB,
同理可证AO⊥BC,O是△ABC的垂心,答案选C.
116. 已知PA⊥矩形ABCD所在平面,且AB=3,BC=4,PA=3,求点P到CD和BD的距离.
解析:∵ PA⊥平面ABCD,AD⊥CD,且CD平面ABCD.
∴ PD⊥CD(三垂线定理).在Rt△PAD中,PD===5.
又作PH⊥BD于H,连结AH,由三垂线定理的逆定理,
有AH⊥BD.这里,PH为点P到BD的距离.
在Rt△ABD中,AH==
在Rt△PAH中,PH===
115. 已知:,α⊥γ,β⊥γ,b∥α,b∥β.
求证:a⊥γ且b⊥γ.
解析:在a上任取一点P,过P作PQ⊥r.
∵ β⊥r, ∴ ,
∵ α⊥r, ∴ ,
∴ PQ与a重合,故a⊥r.
过b和点P作平面S,
则S和α交于PQ1,S和β交于PQ2,
∵ b∥α,b∥β
∴ b∥PQ1,且b∥PQ2.
于是PQ1和PQ2与a重合,
故b∥a, 而a⊥r, ∴ b⊥r.
114. α、β是两个不同的平面,m,n是平面α及β之外的两条不同直线,给出四个论断:①m⊥n,②α⊥β,③n⊥β,④m⊥α.以其中三个论断作为条件,余下的一个论断作为结论,写出你认为正确的一个命题,并证明它.
解析:m⊥α,n⊥β,α⊥βm⊥n(或m⊥n,m⊥α,n⊥βα⊥β)
证明如下:过不在α、β内的任一点P,作PM∥m,PN∥n
过PM、PN作平面r交α于MQ,交β于NQ.
,
同理PN⊥NQ.
因此∠MPN+∠MQN = 180°,
故∠MQN = 90°∠MPN = 90°
即α⊥βm⊥n.
113. 如图在ΔABC中, AD⊥BC, ED=2AE, 过E作FG∥BC, 且将ΔAFG沿FG折起,使∠A'ED=60°,求证:A'E⊥平面A'BC
解析:弄清折叠前后,图形中各元素之间的数量关系和位置关系。
解: ∵FG∥BC,AD⊥BC
∴A'E⊥FG
∴A'E⊥BC
设A'E=a,则ED=2a
由余弦定理得:
A'D2=A'E2+ED2-2•A'E•EDcos60°
=3a2
∴ED2=A'D2+A'E2
∴A'D⊥A'E
∴A'E⊥平面A'BC
112. 在立体图形P-ABCD中,底面ABCD是正方形,PA⊥底面ABCD,PA=AB,Q是PC中点.
AC,BD交于O点.
(Ⅰ)求二面角Q-BD-C的大小:
(Ⅱ)求二面角B-QD-C的大小.
解析:(Ⅰ)解:连QO,则QO∥PA且QO=PA=AB
∵ PA⊥面ABCD
∴ QO⊥面ABCD
面QBD过QO,
∴ 面QBD⊥面ABCD
故二面角Q-BD-C等于90°.
(Ⅱ)解:过O作OH⊥QD,垂足为H,连CH.
∵ 面QBD⊥面BCD,
又∵ CO⊥BD
CO⊥面QBD
CH在面QBD内的射影是OH
∵ OH⊥QD
∴ CH⊥QD
于是∠OHC是二面角的平面角.
设正方形ABCD边长2,
则OQ=1,OD=,QD=.
∵ OH·QD=OQ·OD
∴ OH=.
又OC=
在Rt△COH中:tan∠OHC==·=
∴ ∠OHC=60°
故二面角B-QD-C等于60°.
111. 两个相交平面a、b 都垂直于第三个平面g ,那么它们的交线a一定和第三个平面垂直.
证明:在g 内取一点P,过P作PA垂直a 与g 的交线;过P作PB垂直b 与g 的交线.
∵ a⊥g 且b⊥g
∴ PA⊥a且PB⊥b
∴ PA⊥a且PB⊥a
∴ a⊥g
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