Учебник «Геометрия. 10–11 классы», с. 59, §3 Двугранный угол. Перпендикулярность плоскостей
№191. Дан куб ABCDA1B1C1D1. Докажите, что плоскости ABC1 и A1B1D перпендикулярны.
✎ Запись в тетрадь
Дано:куб ABCDA1B1C1D1
Доказать:(ABC1)⊥(A1B1D)
AB∥D1C1 ⇒
D1∈(ABC1);
A1B1∥DC ⇒
C∈(A1B1D).
1 AD1⊥A1D — диагонали квадрата
AA1D1D.
2 A1B1⊥(AA1D1) ⇒
A1B1⊥AD1.
3 AD1⊥A1D,
AD1⊥A1B1 ⇒
AD1⊥(A1B1D).
4 AD1⊂(ABC1) ⇒
(ABC1)⊥(A1B1D) (п. 23).
5 Ответ: (ABC1)⊥(A1B1D).
Пояснение
Идея. Признак п. 23: если одна из двух плоскостей проходит через прямую, перпендикулярную другой плоскости, то эти плоскости перпендикулярны. Ищем в плоскости ABC1 такую прямую — это AD1.
- 1Прямые AB и D1C1 параллельны (обе параллельны DC), поэтому точки A, B, C1, D1 лежат в одной плоскости. Значит, плоскость ABC1 содержит D1 и прямую AD1. Так же плоскость A1B1D содержит C.
- 2Грань AA1D1D — квадрат, его диагонали взаимно перпендикулярны.
- 3Ребро A1B1 перпендикулярно рёбрам A1A и A1D1 грани AA1D1D, поэтому перпендикулярно всей этой плоскости и любой её прямой, в том числе AD1.
- 4A1D и A1B1 — пересекающиеся прямые плоскости A1B1D. Прямая AD1 перпендикулярна обеим, значит, по признаку п. 17 перпендикулярна плоскости A1B1D.
- 5Плоскость ABC1 проходит через AD1, перпендикулярную A1B1D. Признак п. 23 выполнен.