| 6.5.1 直线与平面垂直 题目答案及解析

稿件来源:高途

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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)$$SD$$\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.

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$(1)$证明见解析

$(2)$$SE:EC=2:1$

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$(1)$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,$SO\perp AC$

$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)$$SP$上取点$N$,使得$PN=PD$,过$N$$NE//PC$$SC$于点$E$,连$BN$

$SD\perp $$PAC$$OP\subset $$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$$ND$的中点,$O$$BD$的中点,

$∴$ $BN//PO$$PO\subset $$PAC$$BN\not\subset $$PAC$,故$BN//$$PAC$

$NE//PC$$PC\subset $平面$PAC$$NE\not\subset $平面$PAC$

$NE//$$PAC$$BN\cap NE=N$$BN$$NE\subset $$BNE$

则平面$BNE$$//$平面$PAC$$BE\subset $$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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