如图所示,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是∠DAB=60°且边长为a的菱形,侧面PAD为正三角形,其所在平面垂直于底面ABCD,若G为AD边的中点,(1)求证:

发布时间:2020-07-31 13:09:05

如图所示,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是∠DAB=60°且边长为a的菱形,侧面PAD为正三角形,其所在平面垂直于底面ABCD,若G为AD边的中点,
(1)求证:BG⊥平面PAD;
(2)求证:AD⊥PB;
(3)若E为BC边的中点,能否在棱PC上找到一点F,使平面DEF⊥平面ABCD,并证明你的结论.

网友回答

(1)证明:在底面菱形ABCD中,∠DAB=60°,G为AD边的中点,所以BG⊥AD,
又平面PAD⊥平面ABCD,平面PAD∩平面ABCD=AD,
所以BG⊥平面PAD.
(2)证明:连接PG,因为△PAD为正三角形,
G为AD边的中点,
得PG⊥AD,由(1)知BG⊥AD,
PG?平面PGB,BG?平面PGB,PG∩BG=G,
所以AD⊥平面PGB,因为PB?平面PGB.
所以AD⊥PB.
(3)解:当F为PC边的中点时,满足平面DEF⊥平面ABCD,证明如下:
取PC 的中点F,连接DE、EF、DF,
在△PBC中,FE∥PB,在菱形ABCD中,
EF∩DE=E,所以平面DEF∥平面PGB,因为BG⊥平面PAD,所以BG⊥PG,又因为PG⊥AD,AD∩BG=G,
∴PG⊥平面ABCD,而PG?平面PGB,
所以平面PGB⊥平面ABCD,
所以平面DEF⊥平面ABCD.
解析分析:(1)证明BG⊥AD,通过平面与平面垂直的性质,即可证明BG⊥平面PAD.(2)连接PG,证明PG⊥AD,通过BG⊥AD,证明AD⊥平面PGB,然后证明AD⊥PB.(3)当F为PC边的中点时,满足平面DEF⊥平面ABCD,证明如下:取PC 的中点F,连接DE、EF、DF,通过证明BG⊥PG,PG⊥AD,AD∩BG=G,PG⊥平面ABCD,即可证明平面DEF⊥平面ABCD.

点评:本题考查直线与平面垂直,平面与平面垂直的证明,考查空间想象能力,逻辑推理能力.
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