如图,平面PAC⊥平面ABC,△ABC是以AC为斜边的等腰直角三角形,E,F,O分别为PA,PB,AC的中点,AC=16,PA=PC=10.
(1)设G是OC的中点,证明:FG∥平面BOE;
(2)在△ABO内是否存在一点M,使FM⊥平面BOE,若存在,请找出点M,并求FM的长;若不存在,请说明理由.
网友回答
解:(1)取PE中点H,连接FH、GH,
∵F,H分别为PB,PE中点,∴△PBE中,FH∥BE,
∵FH?平面BEO,BE?平面BEO,∴FH∥平面BEO
同理,可得HG∥平面BEO
∵FH∩HG=H,FH、HG?平面FGH
∴平面BEO∥平面FGH,
∵FG?平面FGH,∴FG∥平面BEO.???…(5分)
(2)∵△ABC是以AC为斜边的等腰直角三角形,且O为AC中点,∴BO⊥AC,
又∵平面PAC⊥平面ABC,BO?平面ABC,平面ABC∩平面APC=AC,
∴BO⊥平面APC.结合PQ?平面APC,得BO⊥PQ
过P在平面APC内作PQ⊥EO,交AO于Q,连接BQ,取BQ中点M,连接FM,
∵BO∩EO=O,BO、EO?平面BEO,∴PQ⊥平面BEO,
∵△PBQ中,点F、M分别为PB、QB的中点,
∴FM∥PQ,且FM=PQ
结合PQ⊥平面BEO,得FM⊥平面BOE,即BQ中点M即为所求.
Rt△PCQ中,cos∠PCQ==,得CQ=PC=
∴PQ==,可得
因此,在平面ABC内,存在△ABO的中线BQ上的点M,满足M为BQ的中点时,FM⊥平面BOE,此时…(12分)
解析分析:(1)取PE中点H,连接FH、GH,利用三角形中位线定理,结合平面与平面平行的判定定理,证出平面BEO∥平面FGH,进而可得FG∥平面BOE;(2)等腰Rt△ABC证出BO⊥AC,从而得到BO⊥平面APC,所以BO⊥PQ,过P在平面APC内作PQ⊥EO,交AO于Q,连接BQ,取BQ中点M,连接FM.可得PQ⊥平面BEO且FM∥PQ,得FM⊥平面BEO,所以BQ中点即为满足条件的点M.再利用解三角形的知识,可算出PQ=,得到.
点评:本题给出特殊三棱锥,求证线面平行并探索了线面垂直,着重考查了直线与平面、平面与平面垂直的判定与性质,以及线面平行的判定等知识,属于中档题.