标题和描述中提到的是高中数学课程中的立体几何初步部分,特别是第12课时的直线与平面垂直的相关练习。这通常涉及到三维空间中的几何概念,包括直线与平面的垂直关系,以及这种关系如何影响线线、线面和面面之间的角度。 在立体几何中,直线与平面垂直是一个重要的概念。如果一条直线垂直于一个平面,这意味着这条直线与平面内的任何直线所成的角都是90度,这是垂直的定义。在三维空间中,直线与平面的垂直可以通过向量的内积为零来判定,即如果直线的方向向量与平面的法向量垂直,则直线垂直于该平面。 题目1和4涉及到了直线与平面垂直带来的几何特性。例如,如果PA、PB、PC两两垂直,那么点P在平面ABC内的射影将是△ABC的垂心,因为垂心是从三角形的三个顶点向对边作垂线,垂足的交点。而第4题中,如果顶点P在平面ABC内的射影是△ABC的外心,意味着PA、PB、PC三条侧棱与底面ABC的边所成的角相等,因此它们的长度也相等。 题目2和3则是关于直线与平面所成角的计算。直线与平面所成的角可以通过构造直角三角形,然后利用余弦或者正切来求解。例如,如果PA、PB与PC的夹角为60度,我们可以计算出PC与平面APB所成角的余弦值;在四棱锥P-ABCD中,如果PA垂直于底面ABCD,那么PC与平面ABCD所成角的正切值可以通过比例关系得出。 题目5考察了直角在不同投影下的性质。直角在平面上的投影可以是0°(重合),锐角,直角,钝角,但不会是180°,因为投影不改变角度的大小,只是形状可能变化。 题目6和7则涉及到点P在平面ABC上的射影是△ABC的垂心或外心时,线线垂直的证明。如果点P的射影是垂心,那么PA垂直于底面的边BC;如果是外心,线段PA、PB、PC与底面的边所成的角相等,但不一定是垂直的。 拓展延伸部分,涉及到正方形平面与垂直线的进一步问题,如证明AE垂直于SB,AH垂直于SD,这通常需要利用平面几何中的平行线和垂直线的性质来证明。 平面与平面的位置关系也是立体几何中的重要内容。两个平面可以平行,也可以相交,相交时的交线是两个平面共有的。题目8至10讨论了平面与平面的平行性质及其应用,如证明两条直线与两个平行平面所成的角相等。 这部分内容涵盖了立体几何中的关键概念,包括直线与平面的垂直关系,线面角的计算,几何体的性质,以及平面和平面的位置关系。通过这些习题,学生可以深入理解并掌握这些概念,提升解决三维几何问题的能力。
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