内容正文:
2.3.4平面与平面垂直的性质
考点一:二面垂直性质定理的应用
1、 如图平面α⊥平面β,在α与β的交线
上取线段AB=4cm,AC、BD分别在平面α和平面β内,AC⊥
,BD⊥
,AC=3cm,BD=12cm,求线段CD的长.
[分析] 为求CD的长,由BD⊥
,α⊥β,易知△BCD为Rt△,BD长已知,只要知道BC长即可.由AC⊥
,知△ABC为Rt△可解.
[解析] ∵AC⊥
,AC=3,AB=4,∴BC=5.
∵BD⊥
,
=α∩β,α⊥β,BD⊂β,∴BD⊥α,又BC⊂α
∴BD⊥BC,在Rt△BDC中,DC=
=13,∴CD长为13cm.
2、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.
(1)证明:CD⊥AE;
(2)证明:PD⊥平面ABE.
[解析] (1)证明:在四棱锥P-ABCD中,
∵PA⊥底面ABCD,CD⊂平面ABCD,故PA⊥CD.
∵AC⊥CD,PA∩AC=A,∴CD⊥平面PAC.
而AE⊂平面PAC,∴CD⊥AE.
(2)证明: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,∴AB⊥PA,
又AB⊥AD,∴AB⊥平面PAD,∴AB⊥PD.
又∵AB∩AE=A,∴PD⊥平面ABE.
3、已知:α⊥γ,β⊥γ,α∩β=
求证:
⊥γ
[解析] 证法1:在γ内取一点P,作PA垂直α与γ的交线于A,作PB垂直β与γ的交线于B,则PA⊥α,PB⊥β,∵
=α∩β,∴
⊥PA,
⊥PB,∵PA与PB相交,又PA⊂γ,PB⊂γ,∴l⊥γ.[来源:学。科。网Z。X。X。K]
证法2:在α内作直线m垂直于α与γ的交线,在β内作直线n垂直于β与γ的交线,∵α⊥γ,β⊥γ,∴m⊥γ,n⊥γ,∴m∥n,又n⊂β,∴m∥β,又m⊂α,α∩β=
,∴m∥
,∴
⊥γ.
4、如下图,已知V是△ABC所在平面外一点,VB⊥平面ABC,平面VAB⊥平面VAC,求证:△ABC是直角三角形.
[分析] 灵活运用线垂直于面与面垂直于面的转化.
[证明] 过B作BD⊥VA于D,
∵平面VAB⊥平面VAC,∴BD⊥平面VAC,
∴BD⊥AC,又∵VB⊥平面ABC,∴VB⊥AC,
∴AC⊥平面VAB,∴AC⊥BA,即△ABC是直角三角形
考点二:线线、线面、面面垂直的综合应用
1、 已知Rt△ABC中,AB=AC=,AD是斜边BC上的高,以AD为折痕,将△ABD折起,使∠BDC为直角.
(1)求证:平面ABD⊥平面BDC.[来源:学科网ZXXK]
(2)求证:∠BAC=60°.
(3)求点A到平面BDC的距离.
(4)求点D到平面ABC的距离.
[分析] 抓住等腰Rt△ABC中AD⊥BC,及折叠前后位于折线同侧的点、线位置关系、数量关系都不变.则有AD⊥BD,AD⊥CD,故(1)、(2)、(3)问容易求解.
对于第(4)问,因为△BDC也是等腰直角三角形.取BC中点E,易得BC⊥平面ADE,
∴平面ABC⊥平面ADE,交线为AE,于是D点到平面ABC的距离就是D点到直线AE的距离,又△ADE为Rt△,故距离易求.
[解析] (1)∵AD⊥BD,AD⊥DC,BD∩DC=D,
∴AD⊥平面BDC
又AD⊂平面ABD.
∴平面ABD⊥平面BDC.
(2)在原Rt△ABC中,AB=AC=,∴BC=2,[来源:学科网]
∴BD=DC=1.又折叠后∠BDC=90°,
∴△BDC为等腰Rt△,∴BC=,
∴AB=BC=AC,∴∠BAC=60°
(3)在△ABC中,易得AD=BC=1,由(1)知AD⊥平面BDC.
∴AD的长就是点A到平面BDC的距离值为1.
(4)取BC的中点E,∵AB=AC,BD=DC,∴DE⊥BC,AE⊥BC,∴BC⊥平面ADE,
∴平面ABC⊥平面ADE.
过D作DM⊥AE于M,则DM⊥平面ABC,∴DM的长即为D到平面ABC的距离.
在Rt△ADE中,AD=1,DE=,∴AE=
∴斜边AE上高DM=,
=
∴D点到平面ABC的距离为.
考点三:二面角
1、 如图,已知SA⊥平面ABC,AB⊥BC,SA=AB,SB=BC,E是SC的中点,DE⊥SC交AC于D.求二面角E-BD-C的大小.
[解析]
⇒SC⊥平面BED
⇒BD⊥平面SAC
⇒∠EDC为二面角E-BD-C的平面角.
设SA=a,则SB=BC=
a,
∵BC⊥AB,SA⊥平面ABC,∴BC⊥SB.
∴SC=2a,∠SCD=30°,∴∠EDC=60°,
即二面角E-BD-C的大小是60°.
考点四:距离问题
1、直线
∥平面α