如圖,在四棱錐P-ABCD中,O為AC與BD的交點,AB⊥平面PAD,△PAD是正三角形,DC∥AB,DA=DC=2AB.
(1)若點E為棱PA上一點,且OE∥平面PBC,求
AE
PE
的值;
(2)求證:平面PBC⊥平面PDC.
考點:平面與平面垂直的判定,直線與平面平行的性質(zhì)
專題:空間位置關(guān)系與距離
分析:(1)利用線線平行,平行線分線段成比例即可;(2)利用線面垂直,證明面面垂直.
解答: 證 (1)因為OE∥平面PBC,OE?平面PAC,平面PAC∩平面PBC=PC,
所以O(shè)E∥PC,
所以AO:OC=AE:EP.                        …(3分)
因為DC∥AB,DC=2AB,
所以AO:OC=AB:DC=1:2.
所以
AE
PE
=
1
2
.                                    …(6分)
(2)法一:取PC的中點F,連結(jié)FB,F(xiàn)D.
因為△PAD是正三角形,DA=DC,所以DP=DC.
因為F為PC的中點,所以DF⊥PC.…(8分)
因為AB⊥平面PAD,所以AB⊥PA,AB⊥AD,AB⊥PD.
因為DC∥AB,所以DC⊥DP,DC⊥DA.
設(shè)AB=a,在等腰直角三角形PCD中,DF=PF=
2
a.
在Rt△PAB中,PB=
5
a.
在直角梯形ABCD中,BD=BC=
5
a.
因為BC=PB=
5
a,點F為PC的中點,所以PC⊥FB.
在Rt△PFB中,F(xiàn)B=
3
a.
在△FDB中,由DF=
2
a,F(xiàn)B=
3
a,BD=
5
a,可知DF2+FB2=BD2,所以FB⊥DF.
…(12分)
由DF⊥PC,DF⊥FB,PC∩FB=F,PC、FB?平面PBC,所以DF⊥平面PBC.
又DF?平面PCD,所以平面PBC⊥平面PDC.    …(14分)
法二:取PD,PC的中點,分別為M,F(xiàn),連結(jié)AM,F(xiàn)B,MF,
所以MF∥DC,MF=
1
2
DC.
因為DC∥AB,AB=
1
2
DC,所以MF∥AB,MF=AB,
即四邊形ABFM為平行四邊形,所以AM∥BF.    …(8分)
在正三角形PAD中,M為PD中點,所以AM⊥PD.
因為AB⊥平面PAD,所以AB⊥AM.
又因為DC∥AB,所以DC⊥AM.
因為BF∥AM,所以BF⊥PD,BF⊥CD.
又因為PD∩DC=D,PD、DC?平面PCD,所以BF⊥平面PCD.…(12分)
因為BF?平面PBC,所以平面PBC?平面PDC.…(14分)
點評:本題考查空間直線位置關(guān)系,即面面垂直,考查空間想象能力,運(yùn)算能力和推理論證能力.
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.
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3
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6
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π
3
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