| 1.4.1 用空间向量研究直线、平面的位置关系 题目答案及解析

稿件来源:高途

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选择性必修一

第一章 空间向量与立体几何

1.4 空间向量的应用

1.4.1 用空间向量研究直线、平面的位置关系

如图,在四棱锥$P-ABCD$中,底面$ABCD$为矩形,$PA\perp$平面$ABCD$$E$$F$分别为$PB$$BC$的中点,则$AF\perp DE$的一个充要条件为$(\qquad)$

["

$PA=AB$

","

$PF\\perp BD$

","

$AB=AD$

","

$AB=\\sqrt{2}AD$

"]
[["C"]]

$\because PA\perp$平面$ABCD$且底面$ABCD$为矩形,故可建立如图所示的空间直角坐标系,

$A(0,0,0)$,设$\vert AB\vert =2a$$\vert AD\vert =2b$$\vert PA\vert =m$

$B(2a,0,0)$$P(0,0,m)$$D(0,2b,0)$

$\because E$$F$分别为$PB$$BC$的中点,

$E\left(a,0,\dfrac{m}{2}\right)$$F(2a,b,0)$

$\overrightarrow{AF}=(2a,b,0)$$\overrightarrow{DE}=\left(a,-2b,\dfrac{m}{2}\right)$

$\because AF\perp DE$的充要条件为$\overrightarrow{AF}\cdot \overrightarrow{DE}=0$,即$2a^{2}-2b^{2}-0\cdot \dfrac{m}{2}=0$

解得$a=b$,即$AF\perp DE$的充要条件为$a=b$,故$\rm C$正确,$\rm D$错误;

$PA=AB$$2a=m$,此时得不到$2a=2b$,故$\rm A$错误;

对于$\rm B$$\overrightarrow{PF}=(2a,b,-m)$$\overrightarrow{BD}=(-2a,2b,0)$

$PF\perp BD$,则$\overrightarrow{PF}\cdot \overrightarrow{BD}=0$,即$-4a^{2}+2b^{2}-m\cdot 0=0$,解得$\sqrt{2}a=b$

$A$的分析可得$AF\perp DE$的充要条件为不是$PF\perp BD$,故$\rm B$错误.

故选:$\rm C$

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