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2016—高二高中立体几何证明垂直的专题训练(最新整理)

E
高中立体几何证明垂直的练习
立体几何中证明线面垂直或面面垂直都可转化为 线线垂直,而证明线线垂直一般有以下的一些方法: (1) 通过“平移”。

(2) 利用等腰三角形底边上的中线的性质。

(3) 利用勾股定理。

(4) 利用三角形全等或三角行相似。

(5) 利用直径所对的圆周角是直角,等等。

(1) 通过“平移”,根据若a // b ,且b ⊥ 平面
,则a ⊥ 平面
1
1.
在四棱锥 P-ABCD 中,△PBC 为正三角形,AB⊥平面 PBC ,AB∥CD,AB= DC ,
2
E 为PD 中点.求证:AE⊥平面 PDC. D
分析:取 PC 的中点 F ,易证 AE//BF ,易证 A
B F⊥平面 PDC
B
C
P
P
2.如图,四棱锥P-ABCD 的底面是正方形,P A⊥底面ABCD,∠
PDA=45°,点E 为棱AB 的中点.
求证:平面PCE⊥平面PCD;F
分析:取PC 的中点G,易证EG//AF,又易证A F⊥平面 PDC
于是E G⊥平面PCD,则平面PCE⊥平面PCD E A D
B C
(第 2 题图)
3、如图所示,在四棱锥P -ABCD 中,AB ⊥平面PAD , AB / /CD , PD =AD ,
E 是PB 的中点,
F 是CD 上的点,且DF =1
AB , PH 为∆PAD 中AD 边上的高。

2
(1)证明:PH ⊥平面ABCD ;
(2)若PH = 1,AD =2,FC =1 求三棱锥E -BCF 的体积;(3)证明:EF ⊥平面PAB .
分析:要证EF ⊥平面PAB ,只要把FE 平移
到DG,也即是取AP 的中点G,易证EF//GD,
易证D G⊥平面 PAB
(2)利用等腰三角形底边上的中线的性质
5、在三棱锥P -ABC 中,PC ⊥AC .
(Ⅰ)求证:PC ⊥AB ;AC =BC = 2 ,∠ACB = 90 ,AP =BP =AB ,
P
(Ⅱ)求二面角B -AP -C 的大小;
A B
C
6、如图,在三棱锥P -ABC 中,⊿ PAB 是等边三角形,∠PAC=∠PBC=90 º
证明:AB⊥PC
因为∆PAB 是等边三角形,∠PAC =∠PBC = 90︒,
所以Rt∆PBC ≅Rt∆PAC ,可得AC =BC 。

如图,取AB 中点D ,连结PD , CD ,
则PD ⊥AB , CD ⊥AB ,
所以AB ⊥平面PDC ,
所以AB ⊥PC 。

(3)利用勾股定理
7、如图,四棱锥 P - ABCD 的底面是边长为 1 的正方形, PA ⊥ CD , PA = 1, PD = 2. 求证: PA ⊥ 平面 ABCD ;
P
_
D
_
B
_ _C
8、如图 1,在直角梯形 ABCD 中, AB // CD , AB ⊥ AD ,且 AB = AD = 1
CD = 1.
2
现以 AD 为一边向形外作正方形 ADEF ,然后沿边 AD 将正方形 ADEF 翻折,使平面
ADEF 与平面 ABCD 垂直, M 为 ED 的中点,如图 2. (1) 求证: AM ∥平面 BEC ;
(2) 求证: BC ⊥ 平面 BDE ;
E
E
M
C
F
C
A
B
9、如图,四面体 ABCD 中,O 、E 分别是 BD 、BC 的中点,
CA = CB = CD = BD = 2, A B = AD = 2.
A
_
A
M D
(1)求证:AO ⊥平面BCD;
(2)求异面直线AB 与CD 所成角的大小;
(1)证明:连结OC
BO =DO, AB =AD,∴AO ⊥BD.
BO =DO, B C =CD,∴CO ⊥BD.
在∆AOC 中,由已知可得AO =1, C O = 3.
而AC = 2,
∴AO2+CO2=AC 2 , ∴∠AOC = 90o, 即AO ⊥OC.
BD OC =O, ∴AO ⊥平面BCD
, BC ⊥CD ,侧面SAB 为等边三角形,10、如图,四棱锥S -ABCD 中,AB ⊥BC
AB =BC = 2, C D =SD =1.
(Ⅰ)证明:SD ⊥平面SAB ;
(Ⅱ)求AB 与平面SBC 所成角的大小.
解法一:
(I)取AB 中点E,连结DE,则四边形BCDE 为矩
SE ⊥AB, SE = 3.
形,DE=CB=2,连结SE,则
又SD=1,故ED2=SE2+SD2,
所以∠DSE 为直角。

AB ⊥DE, AB ⊥SE, DE SE =E ,

得AB ⊥平面SDE,所以AB ⊥SD 。

SD 与两条相交直线AB、SE 都垂直。

所以SD ⊥平面SAB。

(4)利用三角形全等或三角行相似
11.正方体ABCD—A1B1C1D1中O 为正方形ABCD 的中心,M 为BB1的中点,求证:D1O⊥平面MAC.
分析:法一:取AB 的中点E,连A1E,OE,易证△AB M≌A1AE,
于是A M⊥A1E,又∵O E⊥平面 ABB1A1∴OE⊥AM,
∴AM⊥平面 OEA1D1∴AM⊥D1O
法二:连OM,易证△D1D O∽OBM,于是 D1O⊥OM
12. 如图,正三棱柱ABC—A1B1C1的所有棱长都为2,
D 为CC1中点. 求证:AB1⊥平面A1BD;
分析:取BC 的中点E,连AE,B1E,易证△DC B≌△EBB1,
从而B D⊥EB1
13、.如图,已知正四棱柱ABCD—A1B1C1D1中,
过点B 作B1C 的垂线交侧棱CC1于点E,交B1C 于点F,
求证:A1C⊥平面BDE;
.
C O 2
(5)利用直径所对的圆周角是直角
14、如图,AB 是圆 O 的直径,C 是圆周上一点,PA ⊥平面 ABC . (1) 求证:平面 PAC ⊥平面 PBC ; (2) 若 D 也是圆周上一点,且与 C 分居直径 AB 的两侧,试写出图中所有互
相垂直的各对平面.
P
A
B
15、如图,在圆锥 PO 中,已知 PO = ,⊙O 的直径 AB = 2 ,C 是狐 AB 的中点,
D 为
AC 的中点.证明:平面 POD ⊥ 平面 PAC ;
P
M
16、 如图, 在四棱锥 P - ABCD 中, 底面 ABCD 是矩形, PA ⊥ 平面 ABCD .以 BD 的中点O 为球心、 BD 为直径的球面
交PD 于点M .
求证:平面ABM ⊥平面PCD ;

证:依题设,M在以BD为直径的球面上,则BM⊥PD.
因为PA⊥平面ABCD,则PA⊥AB,又AB⊥AD,
所以AB⊥平面PAD,则AB⊥PD,因此有PD⊥平面ABM,所以平面ABM⊥平面PCD.
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