5.(2006浙江)正四面体ABCD的棱长为l,棱AB∥平面,则正四面体上的所有点在平面α内的射影构成的图形面积的取值范围是______.

◆答案提示:1-3.DBDA;  5. 6. .CD⊥平面α时射影面积最小;CD//α时射影面积最大.

典例剖析

例1  如图所示,已知PA⊥矩形ABCD所在平面,M,N分别是AB,PC的中点.

(1)求证:MN⊥CD; (2)若∠PDA=45°求证:MN⊥平面PCD. 

证明  (1)连接AC,AN,BN,∵PA⊥平面ABCD,∴PA⊥AC, 

在Rt△PAC中,N为PC中点, ∴AN=PC. 

∵PA⊥平面ABCD, ∴PA⊥BC,又BC⊥AB,PA∩AB=A, ∴BC⊥平面PAB,∴BC⊥PB, 

从而在Rt△PBC中,BN为斜边PC上的中线, ∴BN=PC.∴AN=BN, ∴△ABN为等腰三角形, 

又M为底边的中点,∴MN⊥AB, 又∵AB∥CD,∴MN⊥CD. 

(2)连接PM、CM,∵∠PDA=45°,PA⊥AD,∴AP=AD. ∵四边形ABCD为矩形.

∴AD=BC,∴PA=BC. 又∵M为AB的中点,∴AM=BM. 

而∠PAM=∠CBM=90°,∴PM=CM. 又N为PC的中点,∴MN⊥PC. 由(1)知,MN⊥CD,PC∩CD=C, 

∴MN⊥平面PCD. 

例2  如图所示,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是∠DAB=60°且边长为a的菱形,侧面PAD为正三角形,其所在平面垂直于底面ABCD,若G为AD边的中点,(1)求证:BG⊥平面PAD; (2)求证:AD⊥PB;(3)若E为BC边的中点,能否在棱PC上找到一点F,使平面DEF⊥平面ABCD,并证明你的结论. 

(1)证明  在菱形ABCD中,∠DAB=60°,G为AD的中点,所以BG⊥AD, 

又平面PAD⊥平面ABCD, 平面PAD∩平面ABCD=AD, 所以BG⊥平面PAD. 

(2)证明  连接PG,因为△PAD为正三角形, G为AD的中点,得PG⊥AD, 

由(1)知BG⊥AD, PG平面PGB,BG平面PGB,PG∩BG=G, 

所以AD⊥平面PGB,因为PB平面PGB, 所以AD⊥PB. 

(3)解  当F为PC的中点时, 满足平面DEF⊥平面ABCD.证明如下: 取PC的中点F,连接DE、EF、DF, 

在△PBC中,FE∥PB,在菱形ABCD中, 

GB∥DE,而FE平面DEF,DE平面DEF,EF∩DE=E,所以平面DEF∥平面PGB, 

因为BG⊥平面PAD,所以BG⊥PG 又因为PG⊥AD,AD∩BG=G, 

∴PG⊥平面ABCD,而PG平面PGB,所以平面PGB⊥平面ABCD, 所以平面DEF⊥平面ABCD. 

例3如图,在四棱锥P-ABCD中,PA⊥底面ABCD,AB⊥AD,AC⊥CD,∠ABC=60°,PA=AB=BC,E是PC的中点.证明: 

(1)CD⊥AE;(2)PD⊥平面ABE. 

证明  (1)在四棱锥P-ABCD中, ∵PA⊥底面ABCD,CD平面ABCD,∴PA⊥CD. 

∵AC⊥CD,PA∩AC=A,∴CD⊥平面PAC. 而AE平面PAC,∴CD⊥AE. 

(2)由PA=AB=BC,∠ABC=60°,可得AC=PA. ∵E是PC的中点,∴AE⊥PC. 

由(1)知,AE⊥CD,且PC∩CD=C,∴AE⊥平面PCD.而PD平面PCD,∴AE⊥PD. 

∵PA⊥底面ABCD,∴PA⊥AB. 又∵AB⊥AD且PA∩AD=A, 

∴AB⊥平面PAD,而PD平面PAD,∴AB⊥PD. 又∵AB∩AE=A,综上得PD⊥平面ABE.

例4  如图所示,直三棱柱ABC-A1B1C1中,B1C1=A1C1, AC1⊥A1B,M、N分别是A1B1、AB的中点. 

(1)求证:C1M⊥平面A1ABB1; (2)求证:A1B⊥AM;(3)求证:平面AMC1∥平面NB1C;(4)求A1B与B1C所成的角. (1)证明  方法一  由直棱柱性质可得AA1⊥平面A1B1C1, 

又∵C1M平面A1B1C1,∴AA1⊥MC1.又∵C1A1=C1B1,M为A1B1中点,∴C1M⊥A1B1. 

又A1B1∩A1A=A1, ∴C1M⊥平面AA1B1B.  

(2)证明  由(1)知C1M⊥平面A1ABB1, ∴C1A在侧面AA1B1B上的射影为MA. 

∵AC1⊥A1B,MC1⊥A1B,MC1∩AC1=C1, ∴A1B⊥平面AMC1,又AM平面AMC1, 

∴A1B⊥AM. 

(3)证明  由(1)知C1M⊥平面AA1B1B, A1B平面AA1B1B,∴C1M⊥A1B. 

又∵A1B⊥AC1,而AC1∩C1M=C1, ∴A1B⊥平面AMC1. 同理可证,A1B⊥平面B1NC. 

∴平面AMC1∥平面B1NC.  

(4)解 方法一  由(2)知A1B⊥AM,又由已知A1B⊥AC1,AM∩AC1=A,∴A1B⊥平面AMC1. 

又∵平面AMC1∥平面NB1C,∴A1B⊥平面NB1C. 又B1C平面NB1C,∴A1B⊥B1C. ∴A1B与B1C所成的角为90°. 

 0  309025  309033  309039  309043  309049  309051  309055  309061  309063  309069  309075  309079  309081  309085  309091  309093  309099  309103  309105  309109  309111  309115  309117  309119  309120  309121  309123  309124  309125  309127  309129  309133  309135  309139  309141  309145  309151  309153  309159  309163  309165  309169  309175  309181  309183  309189  309193  309195  309201  309205  309211  309219  447090 

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