稿件来源:高途
| 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如下,仅供参考!
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$(\qquad)$.
$PA=AB$
","$PF\\perp BD$
","$AB=AD$
","$AB=\\sqrt{2}AD$
"]$\because PA\perp$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,
则$A(0,0,0)$,设$\vert AB\vert =2a$,$\vert AD\vert =2b$,$\vert PA\vert =m$,
则$B(2a,0,0)$,$P(0,0,m)$,$D(0,2b,0)$,
$\because E$,$F$分别为$PB$,$BC$的中点,
则$E\left(a,0,\dfrac{m}{2}\right)$,$F(2a,b,0)$,
故$\overrightarrow{AF}=(2a,b,0)$,$\overrightarrow{DE}=\left(a,-2b,\dfrac{m}{2}\right)$,
$\because AF\perp DE$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;
$PA=AB$即$2a=m$,此时得不到$2a=2b$,故$\rm A$错误;
对于$\rm B$,$\overrightarrow{PF}=(2a,b,-m)$,$\overrightarrow{BD}=(-2a,2b,0)$,
若$PF\perp BD$,则$\overrightarrow{PF}\cdot \overrightarrow{BD}=0$,即$-4a^{2}+2b^{2}-m\cdot 0=0$,解得$\sqrt{2}a=b$,
由$A$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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