解答题如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是矩形,PA⊥平面ABCD,且PA=A

发布时间:2020-07-09 04:54:48

解答题如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是矩形,PA⊥平面ABCD,且PA=AD,点F是棱PD的中点,点E在棱CD上移动.
(Ⅰ)当点E为CD的中点时,试判断直线EF与平面PAC的关系,并说明理由;
(Ⅱ)求证:PE⊥AF.

网友回答

解:(Ⅰ)当点E为CD的中点时,EF∥平面PAC.(2分)
理由如下:∵点E,F分别为CD,PD的中点,∴EF∥PC.(3分)
∵PC?平面PAC,EF?平面PAC,
∴EF∥平面PAC.(4分)
(Ⅱ)∵PA⊥平面ABCD,CD?平面ABCD,
∴CD⊥PA.又ABCD是矩形,∴CD⊥AD,
∵PA∩AD=A,∴CD⊥平面PAD.
∵AF?平面PAD,∴AF⊥CD.(8分)
∵PA=AD,点F是PD的中点,∴AF⊥PD.(10分)
又CD∩PD=D,∴AF⊥平面PDC.(11分)
∵PE?平面PDC,∴PE⊥AF.(12分)解析分析:(Ⅰ)当点E为CD的中点时,EF∥平面PAC,欲证EF∥平面PAC,根据直线与平面平行的判定定理可知只需证EF与平面PAC内一直线平行,根据中位线定理可知EF∥PC,PC?平面PAC,EF?平面PAC,满足定理所需条件;(Ⅱ)欲证PE⊥AF,而PE?平面PDC,可先证AF⊥平面PDC,根据CD⊥平面PAD,有线面垂直的性质可知AF⊥CD,根据等腰三角形可知AF⊥PD,CD∩PD=D,满足线面垂直的判定定理.点评:本题主要考查了直线与平面的判定,以及线面垂直的判定和性质等有关知识,同时考查了空间想象能力和推理论证的能力,属于中档题.
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