立体几何证明

发布 2022-10-11 00:14:28 阅读 5261

1. 如图,在三棱锥p-abc中,pa⊥平面abc,平面pab⊥平面pbc.

求证:bc⊥ab.

1. 证明在平面pab内,作ad⊥pb于d.

平面pab⊥平面pbc,且平面pab∩平面pbc=pb.

ad⊥平面pbc.

又bc平面pbc,∴ad⊥bc.

又∵pa⊥平面abc,bc平面abc,∴pa⊥bc,bc⊥平面pab.又ab平面pab,bc⊥ab.

2. 如图,在直三棱柱abc—a1b1c1中,e、f分别是a1b、a1c的中点,点d在b1c1上,a1d⊥b1c1.

求证:(1)ef∥平面abc;

2)平面a1fd⊥平面bb1c1c1.

2.证明 (1)由e、f分别是a1b、a1c的中点知ef∥bc.

因为ef平面abc,bc平面abc.

所以ef∥平面abc.

2)由三棱柱abc—a1b1c1为直三棱柱知cc1⊥平面a1b1c1.

又a1d平面a1b1c1,故cc1⊥a1d.

又因为a1d⊥b1c1,cc1∩b1c1=c1,故a1d⊥平面bb1c1c,又a1d平面a1fd,所以平面a1fd⊥平面bb1c1c.

3.如图所示,在多面体p—abcd中,平面pad⊥平面abcd,ab∥dc,△pad是等边三角形,已知bd=2ad=8,ab=2dc=4.

1)设m是pc上的一点,求证:平面mbd⊥平面pad;

2)求四棱锥p—abcd的体积.

3.(1)证明在△abd中,∵ad=4,bd=8,ab=4,∴ad2+bd2=ab2.∴ad⊥bd.

又∵面pad⊥面abcd,面pad∩面abcd=ad,bd面abcd,bd⊥面pad,又bd面bdm,∴面mbd⊥面pad.

2)解过p作po⊥ad,∵面pad⊥面abcd,∴po⊥面abcd,即po为四棱锥p—abcd的高.

又△pad是边长为4的等边三角形,∴po=2.

在底面四边形abcd中,ab∥dc,ab=2dc,∴四边形abcd为梯形.

在rt△adb中,斜边ab边上的高为=,此即为梯形的高.

s四边形abcd=×=24.

vp—abcd=×24×2=16.

4. 如图所示,在正方体abcd—a1b1c1d1中,m是ab上一点,n是a1c的中点,mn⊥

平面a1dc.

求证:(1)mn∥ad1;

2)m是ab的中点.

4.证明 (1)∵add1a1为正方形,ad1⊥a1d.

又∵cd⊥平面add1a1,∴cd⊥ad1.

a1d∩cd=d,∴ad1⊥平面a1dc.

又∵mn⊥平面a1dc,mn∥ad1.

2)连接on,在△a1dc中,a1o=od,a1n=nc.

on綊cd綊ab,on∥am.又∵mn∥oa,四边形amno为平行四边形,on=am.

on=ab,∴am=ab,m是ab的中点.

5. 如图所示,在四棱锥p—abcd中,底面abcd是矩形,侧棱pa

垂直于底面,e、f分别是ab,pc的中点,pa=ad.

求证:(1)cd⊥pd;

2)ef⊥平面pcd.

5.证明 (1)∵pa⊥底面abcd,cd⊥pa.

又矩形abcd中,cd⊥ad,且ad∩pa=a,cd⊥平面pad,∴cd⊥pd.

2)取pd的中点g,连接ag,fg.

又∵g、f分别是pd,pc的中点,gf綊cd,gf綊ae,四边形aefg是平行四边形,ag∥ef.

pa=ad,g是pd的中点,ag⊥pd,∴ef⊥pd,cd⊥平面pad,ag平面pad.

cd⊥ag.∴ef⊥cd.

pd∩cd=d,∴ef⊥平面pcd.

6.如图所示,△abc中,∠abc=90°,sa⊥平面abc,过点a向sc

和sb引垂线,垂足分别是p、q,求证:

1)aq⊥平面sbc;

2)pq⊥sc.

6.证明 (1)∵sa⊥平面abc,bc平面abc,∴sa⊥bc.

又∵bc⊥ab,sa∩ab=a,bc⊥平面sab.又∵aq平面sab,bc⊥aq.

又∵aq⊥sb,bc∩sb=b,aq⊥平面sbc.

2)∵aq⊥平面sbc,sc平面sbc,∴aq⊥sc.

又∵ap⊥sc,aq∩ap=a,sc⊥平面apq.∵pq平面apq,∴pq⊥sc.

7. 如图所示,abcd是平行四边形,点p是平面abcd外一点,m是pc

的中点,在dm上取一点g,过g和ap作平面交平面bdm于gh,求证:ap∥gh.

7.证明如图所示,连接ac交bd于o,连接mo,abcd是平行四边形,o是ac中点,又m是pc的中点,ap∥om.

根据直线和平面平行的判定定理,则有pa∥平面bmd.

平面pahg∩平面bmd=gh,根据直线和平面平行的性质定理,pa∥gh.

8. 如图所示,三棱锥a—bcd被一平面所截,截面为平行四边形efgh.

求证:cd∥平面efgh.

8.证明 ∵四边形efgh为平行四边形,∴ef∥gh.

又gh平面bcd,ef平面bcd.

ef∥平面bcd.

而平面acd∩平面bcd=cd,ef平面acd,ef∥cd.

而ef平面efgh,cd平面efgh,cd∥平面efgh.

9.如图,过正方体abcd—a1b1c1d1的棱bb1作一平面交平面cdd1c1于ee1.

求证:bb1∥ee1.

9.证明 ∵bb1∥cc1,bb1平面cdd1c1,cc1平面cdd1c1,bb1∥平面cdd1c1,又bb1平面bee1b1,且平面bee1b1∩平面cdd1c1=ee1,bb1∥ee1.

10. 如图,在长方体abcd—a1b1c1d1中,e、f、e1、f1分别是ab、cd、a1b1、c1d1的中点.

求证:平面a1efd1∥平面bcf1e1.

10.证明 ∵e、e1分别是ab、a1b1的中点,a1e1∥be且a1e1=be.

四边形a1ebe1为平行四边形.

a1e∥be1.

a1e平面bcf1e1,be1平面bcf1e1.

a1e∥平面bcf1e1.

同理a1d1∥平面bcf1e1,a1e∩a1d1=a1,平面a1efd1∥平面bcf1e1.

11. 如图,在三棱柱abc-a1b1c1中,m是a1c1的中点,平面ab1m∥平面bc1n,ac∩平面bc1n=n.

求证:n为ac的中点.

11.证明 ∵平面ab1m∥平面bc1n,平面acc1a1∩平面ab1m=am,平面bc1n∩平面acc1a1=c1n,c1n∥am,又ac∥a1c1,四边形anc1m为平行四边形,an=c1m=a1c1=ac,n为ac的中点.

12.如图,已知在正方体abcd—a1b1c1d1中,m、e、f、n分别是a1b1、b1c1、c1d1、d1a1的中点.

求证:(1)e、f、d、b四点共面;

2)平面amn∥平面efdb.

12.证明 (1)∵e、f是b1c1、c1d1的中点,ef綊b1d1,dd1綊bb1,四边形d1b1bd是矩形,d1b1∥bd.

ef∥bd,即ef、bd确定一个平面,故e、f、d、b四点共面.

2)∵m、n是a1b1、a1d1的中点,mn∥d1b1∥ef.

又mn平面efdb,ef平面efdb.

mn∥平面efdb.

连接ne,则ne綊a1b1綊ab.

四边形neba是平行四边形.

an∥be.又an平面efdb,be平面efdb.

an∥平面befd.

an、mn都在平面amn内,且an∩mn=n,平面amn∥平面efdb.

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