如图,在三棱锥P-ABC中,底面△ABC为等边三角形,∠APC=90°,PB=AC=2PA=4,O为AC的中点.
(Ⅰ)求证:BO⊥PA;
(Ⅱ)判断在线段AC上是否存在点Q(与点O不重合),使得△PQB为直角三角形?若存在,试找出一个点Q,并求的值;若不存在,说明理由.
网友回答
解:(Ⅰ)证明:如图,连接PO,
在等边△ABC中,∵O是AC的中点,且AC=4,
∴BO⊥AC,BO=.
在直角△PAC中,因为O是斜边AC的中点,且AC=4,∴PO=2,
在△PBO中,由PB=4,得PB2=PO2+BO2,
∴PO⊥BO
又∵AC∩PO=O,AC?平面PAC,PO?平面PAC,
∴BO⊥平面PAC,(5分)
又∵PA?平面PAC,
∴BO⊥PA.?????????????????????????????????????????????????????????(7分)
(Ⅱ)线段AC上存在点Q,使得△PQB为直角三角形.
如图,过P作PM⊥AC于点M,连接BM,
∵BO⊥平面PAC,
∴BO⊥PM.
又∵BO∩AC=O,BO?平面ABC,AC?平面ABC,
∴PM⊥平面ABC,(10分)
∴PM⊥BM,即△PMB为直角三角形.
故当点Q与点M重合时,△PQB为直角三角形.????????????????????????????(12分)
在直角△PAC中,由∠APC=90°,AC=2PA=4,PO=2,
得AM=1,(即AQ=1),MC=3(即QC=3),
∴当时,△PQB为直角三角形.????????????????????(14分)
解析分析:对(I),先通过证线线垂直,证线面垂直,再由线面垂直证线线垂直.对(II),在(I)基础上可知平面ABC与平面PAC的垂直性,所以只需过P作交线AC的垂线,由线线垂直?线面垂直,再由线面垂直?线线垂直,证明直角三角形的存在性.在上述条件下求出的值即可.
点评:本题主要考查线面垂直的判定与线面垂直的性质.即线线垂直?线面垂直的相互转化.勾股定理是平面几何中证明线线垂直的重要方法.