例1.如图所示,空间四边形ABCD中,E、F、G分别在AB、BC、CD上,且满足AE∶EB=CF∶FB=2∶1,

CG∶GD=3∶1,过E、F、G的平面交AD于H,连接EH. (1)求AH∶HD;(2)求证:EH、FG、BD三线共点. 

  (1)解  ∵=2,∴EF∥AC. ∴EF∥平面ACD.而EF平面EFGH, 且平面EFGH∩平面ACD=GH, ∴EF∥GH.而EF∥AC, ∴AC∥GH. ∴=3,即AH∶HD=3∶1. 

(2)证明  ∵EF∥GH,且,, ∴EF≠GH,∴四边形EFGH为梯形. 

令EH∩FG=P,则P∈EH,而EH平面ABD, P∈FG,FG平面BCD,平面ABD∩平面BCD=BD, 

∴P∈BD.∴EH、FG、BD三线共点. 

例2 如图所示,正方体ABCD-A1B1C1D1中,M、N分别是A1B1,B1C1的中点.问: 

(1)AM和CN是否是异面直线?说明理由; (2)D1B和CC1是否是异面直线?说明理由. 

解  (1)不是异面直线.理由如下: 

∵M、N分别是A1B1、B1C1的中点.∴MN∥A1C1, 又∵A1A  D1D,而D1D  C­1C,

∴A1A  CC1,∴四边形A1ACC1为平行四边形. 

∴A1C1∥AC,得到MN∥AC, ∴A、M、N、C在同一个平面内,故AM和CN不是异面直线. 

(2)是异面直线.证明如下: 

假设D1B与CC1在同一个平面D1CC1内,则B∈平面CC1D1,C∈平面CC1D1. 

∴BC平面CC1D1,这与在正方体中BC⊥平面CC1D1相矛盾,∴假设不成立,故D1B与CC1是异面直线. 

例3在四棱锥P-ABCD中,底面是边长为2的菱形,∠DAB=60°,对角线AC与BD交于点O,PO⊥平面ABCD,PB与平面ABCD所成角为60°.若E是PB的中点,求异面直线DE与PA所成角的余弦值.

解  取AB的中点F,连接EF,DF, ∵E为PB中点,∴EF∥PA, 

∴∠DEF为异面直线DE与PA所成角(或其补角).在Rt△POB中,∵BO=AB·sin30°=1,

又PO⊥OB,∴PO=BO·tan60°=. 在Rt△AOB中,AO=AB·cos30°==OP, 

∴在Rt△POA中,PA=,∴EF=.  在正三角形ABD和正三角形PDB中,DF=DE=, 

由余弦定理得 ∴cos∠DEF==. 

所以异面直线DE与PA所成角的余弦值为.    

例4.如图,E、F、G、H分别是空间四边形AB、BC、CD、DA上的点,且EH与FG相交于点O. 求证:B、D、O三点共线. 证明  ∵E∈AB,H∈AD, ∴E∈平面ABD,H∈平面ABD. 

∴EH平面ABD. ∵EH∩FG=O,∴O∈平面ABD. 同理可证O∈平面BCD, 

∴O∈平面ABD∩平面BCD,即O∈BD, 所以B、D、O三点共线.

例5.在正方体AC1中,E是CD的中点,连接AE并延长与BC的延长线交于点F,连接BE并延长交AD的延长线于点G,连接FG. 求证:直线FG平面ABCD且直线FG∥直线A1B1. 

证明  由已知得E是CD的中点,在正方体中,由于A∈平面ABCD, E∈平面ABCD, 

所以AE平面ABCD. 又AE∩BC=F, 从而F∈平面ABCD. 

同理G∈平面ABCD,所以FG平面ABCD.因为EC  AB,故在Rt△FBA中,CF=BC,同理DG=AD.

又在正方形ABCD中,BC  AD,所以CF  DG,所以四边形CFGD是平行四边形, 

所以FG∥CD.又CD∥AB,AB∥A1B1, 所以直线FG∥直线A1B1.

 0  309014  309022  309028  309032  309038  309040  309044  309050  309052  309058  309064  309068  309070  309074  309080  309082  309088  309092  309094  309098  309100  309104  309106  309108  309109  309110  309112  309113  309114  309116  309118  309122  309124  309128  309130  309134  309140  309142  309148  309152  309154  309158  309164  309170  309172  309178  309182  309184  309190  309194  309200  309208  447090 

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