立体几何(练一练)
1. 如图,四棱锥的底面是菱形,,面, 是的中点,是的中点。
ⅰ)求证:面⊥面;
ⅱ)求证:∥面。
2.如图,在边长为1的等边三角形中,分别是边上的点,,是的中点,与交于点,将沿折起,得到如图所示的三棱锥,其中.
1) 证明: /平面;
2) 证明: 平面;
3) 当时,求三棱锥的体积.
3.如图,在直三棱柱中,,分别是棱上的点(点不同于点),且为的中点.
求证:(1)平面平面;
(2)直线平面.
4.已知是正方形,⊥面,且,是侧棱的中点。
1)求证∥平面;
2)求证平面平面;
3)求直线与底面所成的角的正切值。
5.如图,在四棱锥中,,,平面底面,.和分别是和的中点,求证:
ⅰ)底面;ⅱ)平面;
ⅲ)平面平面。
6.如图,在正方体abcd-a1b1c1d1中,e、f、g分别是cb、cd、cc1的中点,1)求证:平面a b1d1∥平面efg;
2)求证:平面aa1c⊥面efg.
3)求异面直线ac与a1b所成的角。
7.如图所示,四棱锥p-abcd中,底面abcd是矩形,pa⊥平面abcd,m、n分别是ab、pc的中点,pa=ad=a.
1)求证:mn∥平面pad;
2)求证:平面pmc⊥平面pcd.
8.如图,在长方体abcd-a1b1c1d1中,ab=ad=1,aa1=2,m为棱dd1上的一点。
ⅰ)求三棱锥a-mcc1的体积;
ⅱ)当a1m+mc取得最小值时,求证:b1m⊥平面mac
9.如图,△是等边三角形, ,分别是,,的中点,将△沿折叠到的位置,使得。
1)求证:平面平面;
2)求证:平面。
10.如图,在三棱柱中,侧棱底面,,,
1)证明:平面;
2)若是棱的中点,在棱上是否存在一点,使平面?证明你的结论.
立体几何参***。
1.(ⅰ底面是菱形,,
为正三角形,是的中点,,面,,,面⊥面。
ⅱ)取的中点,连结,,
是中点,∴∥且。
与平行且相等,∥,面。
2.【解析】(1)在等边三角形中,
在折叠后的三棱锥中。
也成立, ,平面,平面,平面;
2)在等边三角形中,是的中点,所以,.
在三棱锥中,,
3)由(1)可知,结合(2)可得。
解决折叠问题,需注意一下两点:1.一定要关注“变量”和“不变量”在证明和计算中的应用:
折叠时位于棱同侧的位置关系和数量关系不变;位于棱两侧的位置关系与数量关系变;2.折前折后的图形结合起来使用。本题第一问关键是利用相似比在折叠完以后没有变化,达到证明目的;第二问中借助勾股定理和不变的垂直关系,借助线面垂直的判断定理证明;第三问利用体积转化,充分借助第一问的平行关系和第二问的垂直关系进行求解。
3.【解析】(1)要证平面平面,只要证平面上的平面即可。它可由已知是直三棱柱和证得。
2)要证直线平面,只要证∥平面上的即可。
证明:(1)∵是直三棱柱,∴平面。
又∵平面,∴。
又∵平面,∴平面。
又∵平面,∴平面平面。
2)∵,为的中点,∴。又∵平面,且平面,∴。又∵平面,,∴平面。 由(1)知,平面,∴∥又∵平面平面,∴直线平面。
4.解:(1 又。
又。即直线与平面所成角。
5.【解析】(ⅰ因为平面底面,且垂直于这两个平面的交线,
所以底面。ⅱ)因为,,是的中点,所以,且。
所以为平行四边形。
所以,.又因为平面,平面,所以平面。
ⅲ)因为,并且为平行四边形,所以,.
由(ⅰ)知底面,所以,所以平面。
所以。因为和分别是和的中点,所以。
所以。所以平面。
所以平面平面。
6.:(1)∵分别是的中点,平面平面,又∵,平面平面,平面∥平面。
2)∵ef∥bd ,abcd为正方形。
∴bd⊥ac, 即ef⊥ac,又∵正方体中面abcd,ef面abcd, ∴ac面,∴ef⊥平面,又∵ef属于面efg, ∴平面⊥平面efg
3)在正方体中显然有,所以即为异面直线ac与a1b所成的角;
显然为正三角形,所以,即异面直线ac与a1b所成的角为。
设pd的中点为e,连结ae、ne,由n为pd的中点知endc,又abcd是矩形,∴dcab,∴enab
又m是ab的中点,∴enan,amne是平行四边形。
mn∥ae,而ae平面pad,nm平面pad
mn∥平面pad
证明:⑵∵pa=ad,∴ae⊥pd,又∵pa⊥平面abcd,cd平面abcd,cd⊥pa,而cd⊥ad,∴cd⊥平面pad
cd⊥ae, ∵pd∩cd=d,∴ae⊥平面pcd,mn∥ae,∴mn⊥平面pcd,又mn平面pmc,平面pmc⊥平面pcd.
9.证明:(1)因为,分别是,的中点,所以。因为平面,平面,所以平面。 2分。
同理平面。 4分。
又因为, 5分。
所以平面平面。 6分。
2)因为,所以。
又因为,且,所以平面。 8分
因为平面,所以。 9分
因为△是等边三角形,不防设,则 ,可得。 11分。
由勾股定理的逆定理,可得。 12分
所以平面13分。
10.思路分析(1)要证明线面垂直,须证明直线与平面内的两条相交直线都垂直,一般要遵循“先找再作”的原则,对图形进行细致分析是关键。注意到,得到.
由侧棱底面,得到.从而得到平面.,利用,得到.结合四边形为正方形.
得到.推出平面.
2)对于这类存在性问题,往往是先通过对图形的分析,找“特殊点”,肯定其存在性,再加以证明。
注意到当点为棱的中点时,取的中点,连、、,利用三角形相似,得到平面及平面,利用平面平面.推出平面.
试题解析:(1)∵,
侧棱底面,∴.平面.
平面,∴,则4分。
在中,,,四边形为正方形.
. 6分,∴平面7分。
2)当点为棱的中点时,平面9分。
证明如下:如图,取的中点,连、、,分别为、、的中点,
平面,平面,平面11分。
同理可证平面12分,平面平面13分。
平面,平面14分。
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