稿件来源:高途
| 6.5.1 直线与平面垂直题目答案及解析如下,仅供参考!
必修二
第六章 立体几何初步
6.5 垂直关系
6.5.1 直线与平面垂直
如图所示,四棱锥$S-ABCD$的底面是正方形,每条侧棱的长都是底面边长的$\sqrt{2}$倍,$P$为侧棱$SD$上的点.
$(1)$求证:$AC⊥SD$;
$(2)$若$SD$$\perp $平面$PAC$,则侧棱$SC$上是否存在一点$E$,使得$BE//$平面$PAC$?若存在,求$SE$∶$EC$的值;若不存在,试说明理由.
$(1)$证明见解析
$(2)$$SE:EC=2:1$
"]]$(1)$连接$AC$,$BD$得交点$O$,连接$SO$,则点$O$是正方形$ABCD$的中心,
$\because SA=SC$,$\triangle S A C$ 是等腰三角形,$SO\perp AC$,
又$AC\perp BD$ ,$BD\subset $ 平面$SBD$,$SO\subset $ 平面$SBD$,$BD\cap SO=O$ ,
$\therefore AC\perp $ 平面$SBD$,$SD\subset $ 平面$SBD$,
$∴$ $AC\perp SD$ ;
$(2)$在$SP$上取点$N$,使得$PN=PD$,过$N$作$NE//PC$交$SC$于点$E$,连$BN$,
由$SD\perp $面$PAC$,$OP\subset $面$PAC$,则$SD\perp OP$,
设底面边长为$a$,则$SD=\sqrt{2}a$,$OD=\dfrac{\sqrt{2}}{2}a$,
$SO=\sqrt{S{{D}^{2}}-O{{D}^{2}}}=\dfrac{\sqrt{6}}{2}a$ ,由等面积法$SO\cdot OD=SD\cdot PO$,得出$PO=\dfrac{\sqrt{6}}{4}a$ ,则$PD=\dfrac{\sqrt{2}}{4}a$ ,
$∵P$是$ND$的中点,$O$是$BD$的中点,
$∴$ $BN//PO$,$PO\subset $面$PAC$,$BN\not\subset $面$PAC$,故$BN//$面$PAC$,
又$NE//PC$,$PC\subset $平面$PAC$,$NE\not\subset $平面$PAC$,
则$NE//$面$PAC$,$BN\cap NE=N$,$BN$,$NE\subset $面$BNE$,
则平面$BNE$$//$平面$PAC$,$BE\subset $面$BNE$,则$BE//$平面$APC$,
$SN=\sqrt{2}a-2\times \dfrac{\sqrt{2}}{4}a=\dfrac{\sqrt{2}}{2}a$ ,$\triangle SNE\sim \triangle SPC$,$SE:EC=SN:NP=\dfrac{\sqrt{2}}{2}a:\dfrac{\sqrt{2}}{4}a=2:1$,
综上,存在,$SE:EC=2:1$.
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