解答题在三棱锥P-ABC中,PB⊥平面ABC,AB⊥BC,AB=PB=2,BC=2,E

发布时间:2020-07-09 02:48:44

解答题在三棱锥P-ABC中,PB⊥平面ABC,AB⊥BC,AB=PB=2,BC=2,E、F、G分别为PC、AC、PA的中点.
(I)求证:平面BCG⊥平面PAC;
(II)在线段AC上是否存在一点N,使PN⊥BE?证明你的结论.

网友回答

解:(I)∵PB⊥平面ABC,BC?平面ABC,
∴BC⊥PB,
∵BC⊥AB,AB、PB是平面PAB内的相交直线,
∴BC⊥平面PAB
∵PA?平面PAB,∴PA⊥BC
又∵△PAB中,BA=BP,G为PA中点,
∴PA⊥BG
∵BC∩BG=B,BC、BG?平面BCG,
∴PA⊥平面BCG,
∵PA?平面PAC,
∴平面BCG⊥平面PAC;
(II)在线段AC上存在一点N,使PN⊥BE.
连接BE,取BE中点MS,连接PM并延长,交BC于S点,
在△ABC内过点S作SN∥AB,交AC于N点,则点N就是所求的点.
∵Rt△PBC中,PB=2,BC=2,
∴tan∠BPC==,可得∠BPC=60°
∵E是Rt△PBC斜边上的中线,
∴BE=AE=PB=2,△PBE是等边三角形
∵M是BE中点,∴PM⊥BE,即PS⊥BE,
由(I)可得:AB⊥PB,结合AB⊥BC,PB、BC是平面PBC内的相交直线
∴AB⊥平面PBC,
∵SN∥AB,∴SN⊥平面PBC,
∵BE?平面PBC,∴BE⊥SN,
又∵SN、PS是平面PNS内的相交直线,
∴BE⊥平面PSN
∵PN?平面PSN
∴PN⊥BE.解析分析:(I)首先根据BC⊥PB,BC⊥AB,结合线面垂直的判定定理,得到BC⊥平面PAB,从而PA⊥BC,然后利用等腰三角形PAB的中线,得到PA⊥BG,再用线面垂直的判定定理,得到PA⊥平面BCG,最后用面面垂直的判定定理,得到平面BCG⊥平面PAC;(II)连接BE,取BE中点MS,连接PM并延长,交BC于S点,在△ABC内过点S作SN∥AB,交AC于N点,则点N就是所求的点.证明如下:首先在Rt△PBC中,利用正切算出∠BPC=60°,从而有BE=AE=PB,得到△PBE是等边三角形,结合M是BE中点,得到PS⊥BE,然后利用直线与平面垂直的判定与性质,得到SN⊥平面PBC,结合BE?平面PBC,得到BE⊥SN,利用直线与平面垂直的判定定理,得到BE⊥平面PSN,最后根据PN?平面PSN,结合线面垂直的定义,得出PN⊥BE.点评:本题给出一个特殊的三棱锥,通过证明面面垂直与线线垂直,着重考查了直线与平面垂直的性质与判定、平面与平面垂直的判定等知识点,属于中档题.
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