内容正文:
[微拓展] 三垂线定理
1.三垂线定理:在平面内的一条直线,如果和这个平面的一条斜线在这个平面内的射影垂直,那么它也和这条斜线垂直.
2.三垂线定理的逆定理:平面内的一条直线如果和该平面内一条斜线垂直,那么它也和这条斜线在该平面内的射影垂直.
如图,若点P是平面α外一点,PA是平面α的斜线,交α于点A;过点P作平面α的垂线PO,垂足是O,直线OA是PA在平面α上的射影,则a⊥OA⇔a⊥PA.
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典例
(1)在正方体ABCD-A1B1C1D1中,求证:A1C⊥BC1.
第(1)题图
【证明】 在正方体ABCD-A1B1C1D1中,因为A1B1⊥平面BCC1B1,A1C是平面BCC1B1的一条斜线,所以B1C是A1C在平面BCC1B1上的射影,又B1C⊥BC1,由三垂线定理知A1C⊥BC1.
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(2)如图,ABCD为直角梯形,∠DAB=∠ABC=90°,AD=2AB=2BC,PA⊥平面ABCD.
求证:PC⊥CD.1
第(2)题图
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【技法点拨】 三垂线定理解题的关键:一找直线和平面垂直,二找平面的斜线在平面内的射影和平面内的一条直线垂直.
注意 由一垂、二垂直接得出第三垂并不是三垂都作为已知条件.
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训练
1.已知PA垂直于平行四边形ABCD所在的平面,若PC⊥BD,则平行四边形ABCD的形状为________.
菱形
解析:由于PA⊥平面ABCD,则PC在平面ABCD内的射影是AC,
又BD⊂平面ABCD,且PC⊥BD,所以BD⊥AC,又四边形ABCD是平行四边形,所以平行四边形ABCD是菱形.
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2.如图,在直三棱柱ABC-A1B1C1中,AB⊥AC,AC=AA1.求证:A1C⊥平面ABC1.
证明:在直三棱柱ABC-A1B1C1中,A1A⊥AB,
又AB⊥AC,A1A∩AC=A,A1A,AC⊂平面ACC1A1,所以AB⊥平面ACC1A1,则斜线BC1在平面ACC1A1内的射影为AC1,
因为AC=AA1,所以四边形ACC1A1为正方形,所以A1C⊥AC1且A1C⊂平面ACC1A1,由三垂线定理可得,A1C⊥BC1,
又BC1∩AC1=C1,BC1,AC1⊂平面ABC1,所以A1C⊥平面ABC1.
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