Question

【題目】如圖，在四棱柱中，，，，且.

（I）求證：；

（II）求證：；

（III）若，判斷直線與平面是否垂直？并說明理由.

Answer 1

【答案】(Ⅰ)證明見解析；(Ⅱ)證明見解析；(Ⅲ)答案見解析.

【解析】

(Ⅰ)由題意結(jié)合幾何關(guān)系可證得平面BCC1B1∥平面ADD1A1,據(jù)此結(jié)合面面平行的性質(zhì)即可證得題中的結(jié)論；

(Ⅱ)由題意可證得AC⊥平面BB1D,據(jù)此證明題中的結(jié)論即可；

(Ⅲ)結(jié)論：直線B1D與平面ACD1不垂直,利用反證法，假設(shè)B1D⊥平面ACD1，結(jié)合題意得到矛盾的結(jié)論即可說明直線B1D與平面ACD1不垂直.

證明：(Ⅰ)∵AD∥BC,BC平面ADD1A1,AD平面ADD1A1，

∴BC∥平面ADD1A1,

∵CC1∥DD1,CC1平面ADD1A1,DD1平面ADD1A1,

∴CC1∥平面ADD1A1，

又∵BC∩CC1=C，

∴平面BCC1B1∥平面ADD1A1,

又∵B1C平面BCC1B1，

∴B1C∥平面ADD1A1.

(Ⅱ)∵BB1⊥平面ABCD，AC底面ABCD，∴BB1⊥AC,又∵AC⊥BD,BB1∩BD=B，

∴AC⊥平面BB1D,

又∵B1D底面BB1D，

∴AC⊥B1D;

(Ⅲ)結(jié)論：直線B1D與平面ACD1不垂直,

證明：假設(shè)B1D⊥平面ACD1，

由AD1平面ACD1,可得B1D⊥AD1,

由棱柱中,BB1⊥底面ABCD,∠BAD=90°，

可得：A1B1⊥AA1,A1B1⊥A1D1，

又∵AA1∩A1D1=A1，

∴A1B1⊥平面AA1D1D，

∴A1B1⊥AD1,

又∵A1B1∩B1D=B1，

∴AD1⊥平面A1B1D，

∴AD1⊥A1D,

這與四邊形AA1D1D為矩形,且AD=2AA1矛盾,故直線B1D與平面ACD1不垂直.