如图,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,E,F,G,H分别为棱BC,CC1,C1D1,AA1的中点,O为AC与BD的交点.(1)求证:平面BDF∥平面B1D1H;

发布时间:2020-07-31 14:02:39

如图,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,E,F,G,H分别为棱BC,CC1,C1D1,AA1的中点,O为AC与BD的交点.
(1)求证:平面BDF∥平面B1D1H;
(2)求证:平面BDF⊥平面A1AO;
(3)求证:EG⊥AC.

网友回答

证明:(1)正方体ABCD-A1B1C1D1中,E,F,G,H分别为棱BC,CC1,C1D1,AA1的中点,∴B1D1∥BD.
∵BD?平面BDF,而B1D1不在平面BDF 内,∴B1D1∥平面BDF.
取DD1的中点N,则 AH∥D1N 且AH=D1N,故AHND1为平行四边形,∴HD1∥AN.
同理可证 BF∥AN,故?HD1∥BF.
∵BF?平面BDF,而HD1不在平面BDF 内,∴HD1∥平面BDF.
这样,在平面平面B1D1H 内有两条相交直线B1D1和HD1都和平面BDF平行,
∴平面BDF∥平面B1D1H.
(2)∵O为AC与BD的交点,∴BD⊥AO.再由A1A⊥平面ABCD可得 A1A⊥BD.
故BD垂直于平面平面A1AO中的两条相交直线AO和A1A,∴BD⊥平面A1AO.
而BD?平面BDF,∴平面BDF⊥平面A1AO.
(3)取CD的中点M,连接EM,GM,则EM是△CBD的中位线,∴EM∥BD,由AC⊥BD 可得 EM⊥AC.
由GM和棱A1A平行可得GM⊥平面ABCD,GM⊥AC.
这样,AC垂直于平面EGM中的两条相交直线EM、GM,∴AC⊥平面EGM,∴AC⊥EG.
解析分析:(1)利用正方体的性质,在平面平面B1D1H 内找到两条相交直线B1D1和HD1都和平面BDF平行,应用面面平行的判定定理,证明平面BDF∥平面B1D1H.(2)证明BD⊥AO,A1A⊥BD,利用线面垂直的判定定理证明BD⊥平面A1AO,从而证得平面BDF∥平面B1D1H.(3)取CD的中点M,连接EM,GM,由三角形的中位线的性质得EM∥BD,再由AC⊥BD 可得 EM⊥AC,再证GM⊥AC,从而证明AC⊥平面EGM,AC⊥EG.

点评:本题考查证明面面平行、面面垂直、线线垂直的方法,面面平行、面面垂直的判定定理的应用,线面垂直的判定与性质定理的应用,体现了转化的数学思想,熟练应用判定定理和性质定理,是解题的关键.
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