1.如图,在正方体ABCDA1B1C1D1中,给出以下四个结论:(1)直线D1C∥平面A1ABB1;(2)直线A1D1与平面BCD1相交;(3)直线AD⊥平面D1DB;(4)平面BCD1⊥平面A1ABB1 .上述结论中,所有正确结论的序号为__________.2.在所有棱长都相等的三棱锥PABC中,D,E,F分别是AB,BC,CA的中点,下列四个命题:(1)BC∥平面PDF;(2)DF∥平面PAE;(3)平面PDF⊥平面ABC; (4)平面PDF⊥平面PAE.其中正确命题的序号为__________.解析:由条件可证BC∥DF ,则BC∥平面PDF ,从而(1)正确;因为DF 与AE相交,所以(2)错误;取DF 中点M(如图),则PM⊥DF ,且可证PM与AE不垂直,所以(3)错误;而DM⊥PM,DM⊥AM,则DM⊥平面PAE.又DM⊂平面PDF ,故平面PDF ⊥平面PAE,所以(4)正确.综上所述,正确命题的序号为(1)(4).3.如图,矩形ABCD中,E为边AB的中点,将△ADE沿直线DE翻转成△A1DE.若M为线段A1C的中点,则在△ADE翻转过程中,其中正确命题的序号为__________.①|BM|是定值;②点M在圆上运动;③一定存在某个位置,使DE⊥A1C;④一定存在某个位置,使MB∥平面A1DE.解析:取DC中点N,连接MN,NB,则MN∥A1D,NB∥DE,所以平面MNB∥平面A1DE,4.(2017·苏锡常镇二模)如图,在四面体ABCD中,平面ABC⊥平面ACD,E,F,G分别为AB,AD,AC的中点,AC=BC,∠ACD=90°.(1)求证:AB⊥平面EDC;(2)若P为FG上任一点,证明:EP∥平面BCD.解析:(1)因为平面ABC⊥平面ACD,∠ACD=90°,即CD⊥AC,平面ABC∩平面ACD=AC,CD⊂平面ACD,所以CD⊥平面ABC,又AB⊂平面ABC,所以CD⊥AB,因为AC=BC,E为AB的中点,所以CE⊥AB,又CE∩CD=C,CD⊂平面EDC,CE⊂平面EDC,所以AB⊥平面EDC.(2)连EF ,EG,因为E,F 分别为AB,AD的中点,所以EF ∥BD,又BD⊂平面BCD,EF ⊄平面BCD,所以EF ∥平面BCD,同理可证EG∥平面BCD,且EF ∩EG=E,EF ⊂平面BCD,EG⊂平面BCD,所以平面EF G∥平面BCD,又P为F G上任一点,所以EP∥平面EF G,所以EP∥平面BCD.5.(2017·南京二模)如图,四棱锥PABCD中, AD⊥平面PAB,AP⊥AB.(1)求证:CD⊥AP;(2)若CD⊥PD,求证:CD∥平面PAB.解析:(1)因为AD⊥平面PAB,AP⊂平面PAB,所以AD⊥AP.又因为AP⊥AB,AB∩AD=A,AB⊂平面ABCD,AD⊂平面ABCD,所以AP⊥平面ABCD.因为CD⊂平面ABCD,所以CD⊥AP.6. (2017·江苏卷)如图,在三棱锥ABCD中,AB⊥AD,BC⊥BD,平面ABD⊥平面BCD,点E,F(E与A,D 不重合)分别在棱AD,BD上,且EF⊥AD.求证:(1)EF∥平面ABC;(2)AD⊥AC.解析:(1)在平面ABC内,因为AB⊥AD,EF ⊥AD,所以EF ∥AB,又因为EF ⊄平面ABC,AB⊂平面ABC,所以EF ∥平面ABC.(2)因为平面ABD⊥平面BCD,平面ABD∩平面BCD=BD,BC⊂平面BCD,BC⊥BD,所以BC⊥平面ABD,因为AD⊂平面ABD,所以BC⊥AD,又因为AB⊥AD,BC∩AB=B,AB⊂平面ABC,BC⊂平面ABC,所以AD⊥平面ABC,又因为AC⊂平面ABC,所以AD⊥AC.7.如图,在三棱锥SABC中,SA⊥平面ABC,SA=AB=AC=33BC,D是边BC的中点,E是线段AD上一点,且AE=4DE,M是线段SD上一点.(1)求证:BC⊥AM;(2)若AM⊥平面SBC,求证:EM∥平面ABS.解析:(1)因为AB=AC,D是BC的中点,所以AD⊥BC. 又SA⊥平面ABC,BC⊂平面ABC,所以SA⊥BC.又AD∩SA=A,所以BC⊥平面SAD.又AM⊂平面SAD,所以BC⊥AM.8.如图,四棱锥PABCD的底面为矩形,且AB=2BC,E,F分别为棱AB,PC的中点.(1)求证:EF∥平面PAD;(2)若点P在平面ABCD内的正投影O在直线AC上,求证:平面PAC⊥平面PDE.解析:(1)证法1 如图1,取线段PD的中点M,连结F M,AM.图1因为F 为PC的中点,所以F M∥CD,且F M=12 CD.因为四边形ABCD为矩形,E为AB的中点,所以EA∥CD,且EA=12 CD.所以F M∥EA,且F M=EA.所以四边形AEF M为平行四边形.所以EF ∥AM.又AM⊂平面PAD,EF ⊄平面PAD,所以EF ∥平面PAD.证法2 如图2,连结CE并延长交DA的延长线于点N,连结PN.图2因为四边形ABCD为矩形,所以AD∥BC.所以∠BCE=∠ANE,∠CBE=∠NAE.又AE=EB,所以△CEB≌△NEA.所以CE=NE.又F 为PC的中点,所以EF ∥NP.又NP⊂平面PAD,EF ⊄平面PAD,所以EF ∥平面PAD.证法3 如图3,取CD的中点Q,连结F Q,EQ.图3因为Q ,F 分别为CD ,CP 的中点,所以F Q ∥PD .又PD ⊂平面PAD ,F Q ⊄平面PAD ,所以F Q ∥平面PAD .又F Q ,EQ ⊂平面EQF ,F Q ∩EQ =Q ,所以平面EQF ∥平面 PAD .因为EF ⊂平面EQF ,所以EF ∥平面PAD .(2)设AC ,DE 相交于点G (如图 4).图4在矩形ABCD 中,因为AB =2BC ,E 为AB 的中点.所以DA AE =CD DA = 2. 又∠DAE =∠CDA ,所以△DAE ∽△CDA ,所以∠ADE =∠DCA .又∠ADE +∠CDE =∠ADC =90°,所以∠DCA +∠CDE =90°.由△DGC 的内角和为180°,得∠DGC =90°.即DE ⊥AC .因为点P 在平面ABCD 内的正投影O 在直线AC 上,所以PO ⊥平面ABCD .因为DE ⊂平面 ABCD ,所以PO ⊥DE .因为PO ∩AC =O ,PO ,AC ⊂平面PAC ,所以DE ⊥平面PAC ,又DE ⊂平面PDE ,所以平面PAC ⊥平面PDE .9.在正三棱柱ABC A 1B 1C 1中,AA 1=2AB ,点D 是BC 的中点,点M 在CC 1上,且CM =18CC 1. 求证:(1)AC 1∥平面AB 1D ;(2)平面AB1D⊥平面ABM.解析:(1) 记A1B∩AB1=O,连接OD.因为四边形AA1B1B为矩形,所以O是A1B的中点,又因为D是BC的中点,所以A1C∥OD.又因为A1C⊄平面AB1D,OD⊂平面AB1D,所以A1C∥平面AB1D.(2)因为△ABC是正三角形,D是BC的中点,所以AD⊥BC.10.如图所示,在矩形ABCD中,AB=2,BC=1,E为DC的中点,F为线段EC(端点除外)上一动点.现将△AFD 沿AF折起,使平面ABD⊥平面ABC,在平面ABD内过点D作DK⊥AB,K为垂足.设AK=t,则t的取值范围是__________.解析:如图所示,在矩形ABCD 中,过点D 作DG ⊥AF ,垂足为点G ,且交AB 于点H ,将△AF D 沿AF 翻折后,形成二面角 D AF B .因为∠DGH 为二面角D AF B 的平面角,所以点D 在平面ABCD 上的射影在直线GH 上,又因为平面ABD ⊥平面ABC ,平面ABD ∩平面ABC =AB ,所以点D 在平面ABC 上的射影在直线AB 上,从而点D 在平面ABC 上的射影就是直线AB 与直线GH 的交点H ,又已知点D 在平面ABC 上的射影为点 K ,所以点H 与点K 重合,在矩形ABCD 中,因为△DAH ∽△F DA ,所以AH DA =DA FD ,又AD =BC =1,所以AH =1DF,因为DF ∈(1,2),所以t =AH ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫12,1. 11.如图所示,在三棱台ABC DEF 中, CF ⊥平面DEF ,AB ⊥BC .(1)设平面ACE ∩平面DEF =a ,求证:DF ∥a ;(2)若EF =CF =2BC ,试问在线段BE 上是否存在点G ,使得平面DFG ⊥平面CDE ?若存在请确定点G 的位置;若不存在,请说明理由.(2)线段BE 上存在点G ,且BG =13BE ,使得平面DF G ⊥平面CDE . 证明如下:如图所示,取CE 的中点O ,连接F O 并延长交BE 于点G ,连接GD ,因为CF =EF ,所以GF ⊥CE .在三棱台ABC DEF 中,AB ⊥BC ⇒DE ⊥EF ,由CF ⊥平面DEF ⇒CF ⊥DE ,又CF ∩EF =F ,所以DE ⊥平面CBEF ,所以DE ⊥GF .⎭⎪⎫GF ⊥CE GF ⊥DE CE ∩DE =E ⇒GF ⊥平面CDE ,又GF ⊂平面DF G ,所以平面DF G ⊥平面CDE ,此时,侧面BCF E 的平面图如图所示,延长F G ,交CB 的延长线于点H ,因为O 是CE 的中点,EF =CF =2BC ,由平面几何知识可证得△HOC ≌△F OE ,所以HB =BC =12EF , 由△HGB ∽△F GE ,可知BG GE =12, 即BG =13BE . 12.如图,在直三棱柱ABC A 1B 1C 1中,∠ABC =90°,AB =BC =BB 1,点D ,E 分别为BC ,CC 1的中点.(1)求证:B 1D ⊥平面ABE ;(2)若点P 是线段B 1D 上一点且满足B 1P PD =12,求证:A 1P ∥平面ADE .解析:(1)在直三棱柱ABC A 1B 1C 1中,BB 1⊥面ABC ,AB ⊂面ABC ,所以BB 1⊥AB ,因为∠ABC =90°,所以BC ⊥AB ,又BC ∩BB 1=B ,所以AB ⊥面BCC 1B 1,因为DB 1⊂面BCC 1B 1,所以AB ⊥DB 1,因为在平面BCC 1B 1中,BC =BB 1,所以四边形BCC 1B 1为正方形,因为点D ,E 分别为BC ,CC 1的中点,所以△BCE ∽△B 1BD ,所以∠CBE =∠BB 1D ,所以∠CBE +∠B 1DB =π2,即B 1D ⊥BE ,又因为BA ∩BE =B ,所以B 1D ⊥面ABE .。