如图所示,圆柱的高为2,PA是圆柱的母线,ABCD为矩形,AB=2,BC=4,E、F、G分别是线段PA,PD,CD的中点.(1)求证:平面PDC⊥平面PAD;(2)求

发布时间:2020-07-31 09:07:19

如图所示,圆柱的高为2,PA是圆柱的母线,ABCD为矩形,AB=2,BC=4,E、F、G分别是线段PA,PD,CD的中点.
(1)求证:平面PDC⊥平面PAD;
(2)求证:PB∥面EFG;
(3)在线段BC上是否存在一点M,使得D到平面PAM的距离为2?若存在,求出BM;若不存在,请说明理由.

网友回答

(1)证明:∵PA是圆柱的母线,∴PA⊥圆柱的底面.…(1分)
∵CD?圆柱的底面,∴PA⊥CD
又∵ABCD为矩形,∴CD⊥AD
而AD∩PA=A,∴CD⊥平面PAD??????????????…(3分)
又CD?平面PDC,∴平面PDC⊥平面PAD.??…(4分)
(2)证明:取AB中点H,连接GH,HE,
∵E,F,G分别是线段PA、PD、CD的中点,
∴GH∥AD∥EF,
∴E,F,G,H四点共面.???????????…(6分)
又H为AB中点,∴EH∥PB.????????…(7分)
又EH?面EFG,PB?平面EFG,
∴PB∥面EFG.?????????????????????…(9分)
(3)解:假设在BC上存在一点M,使得点D到平面PAM的距离为2,则以△PAM为底D为顶点的三棱锥的高为2,
连接AM,则AM==,
由(2)知PA⊥AM,∴S△PAM===
∴VD-PAM==××2=…(11分)
∵S△AMD==
∴VP-AMD=S△AMD×PA==???…(12分)
∵VD-PAM=VP-AMD
∴=???
解得:BM=2

∴在BC上存在一点M,当BM=2使得点D到平面PAM的距离为2…(14分)

解析分析:(1)证明平面PDC⊥平面PAD,只需证明CD⊥平面PAD即可;(2)取AB中点H,连接GH,HE,证明E,F,G,H四点共面,再证明EH∥PB,利用线面平行的判定,即可证明PB∥面EFG;(3)假设在BC上存在一点M,使得点D到平面PAM的距离为2,则以△PAM为底D为顶点的三棱锥的高为2,连接AM,则AM==,利用等体积VD-PAM=VP-AMD,即可求得结论.

点评:本题考查面面垂直,考查线面垂直,考查三棱锥体积的计算,解题的关键是掌握面面、线面垂直的判定定理,正确计算三棱锥的体积,属于中档题.
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