如图,正四棱锥S-ABCD?的底面是边长为a正方形,O为底面对角线交点,侧棱长是底面边长的倍,P为侧棱SD上的点.(Ⅰ)求证:AC⊥SD;(Ⅱ)若SD⊥平面PAC,F

发布时间:2020-08-01 02:19:51

如图,正四棱锥S-ABCD?的底面是边长为a正方形,O为底面对角线交点,侧棱长是底面边长的倍,P为侧棱SD上的点.
(Ⅰ)求证:AC⊥SD;
(Ⅱ)若SD⊥平面PAC,F为SD中点,求证:BF∥平面PAC;
(Ⅲ)在(Ⅱ)的条件下,侧棱SC上是否存在一点E,使得BE∥平面PAC.若存在,求SE:EC的值;若不存在,试说明理由.

网友回答

证明:如图,(Ⅰ)连接SO,∵四边形ABCD为正方形,∴AC⊥BD,且 O是平行四边形 ABCD的中心.(1分)
又∵SA=SC,∴SO⊥AC.?(2分)
又∵SO∩BD=0,∴AC⊥平面SBD.(3分)
又∵SD?平面SBD,∴AC⊥SD.(4分)
(Ⅱ)连接OP,∵SD⊥平面ACP,OP?平面ACP,∴OP⊥SD.(5分)
又△SBD中,BD=a=SB,F为SD的中点,∴BF⊥SD,(6分)
因为OP、BF?平面BDF,所以OP∥BF.?(7分)
又∵OP?平面ACP,BD?平面ACP,
∴BF∥平面PAC.(8分)
(Ⅲ)解:存在E,使得BE∥平面PAC.
过F作FE∥PC交 SC于E,连接BE,则E为所要求点.
∵FE∥PC,FE?平面ACP,PC?平面ACP,∴FE∥平面PAC.
由(Ⅱ)知:BF∥平面PAC,而FE∩BF=F,∴平面BEF∥平面PAC.?(10分)
∴BE∥平面PAC
∵OP∥BF,O为BD中点,∴P为FD中点.
又因为F为SD中点,
∴==.?????(12分)
所以,在侧棱SC上存在点E,当 =2 时,BE∥平面PAC.
解析分析:(Ⅰ)连接SO,证明AC⊥BD 且SO⊥AC,从而证明AC⊥平面SBD,从而证明AC⊥SD.(Ⅱ)连接OP,证明 OP⊥SD,BF⊥SD,从而证明OP∥BF,从而证明BF∥平面PAC.(Ⅲ)假设存在E,使得BE∥平面PAC,过F作FE∥PC交 SC于E,则E为所要求点.先证明平面BEF∥平面PAC,从而BE∥平面PAC,==.故当 =2 时,BE∥平面PAC.

点评:本题主要考查直线和平面平行的判定,空间中直线和直线的位置关系的应用,属于中档题.
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