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,在等腰梯形$ABCD$中,$AB\mathrm{}CD$,$AD=DC=3$,$\angle BCD=120{}^\circ $,$DE\perp $平面$ABCD$,$BF\perp $平面$ABCD$,$BF=DE=3$,点$P$在线段$EF$上运动$.$
$(1)$求证:$AD\perp BP$;
$(2)$是否存在点$P$,使得$PB\mathrm{}$平面$ACE$?若存在,试求点$P$的位置;若不存在,请说明理由$.$
$(1)$证明见解析;
$(2)$存在,$EP=2\\sqrt{3}$
"]]$(1)$证明:在等腰梯形$ABCD$中,
$∵$$AB\mathrm{}CD$,$AD=DC=CB=\text{3}$,$\angle BCD=\text{12}0{}^\circ $,
$∴$$AB=6$,
$∴$$B{{D}^{\text{2}}}=A{{B}^{\text{2}}}+A{{D}^{\text{2}}}-\text{2}AB\ \cdot \ AD\ \cdot \ \text{cos6}0{}^\circ =\text{27}$,
$∴$$A{{B}^{\text{2}}}=A{{D}^{\text{2}}}+B{{D}^{\text{2}}}$,
$∴$$AD\perp BD$$.$
$∵$$DE\perp $平面$ABCD$,$A D \subset$平面$ABCD$,
$∴$$DE\perp AD$$.$
又$∵$$BD\cap DE=D$,$BD$,$DE\subset $平面$BFED$,
$∴$$A D \perp$平面$BFED$$.$
$∵$$BP\subset $平面$BFED$,
$∴$$AD\perp BP$$.$
$(2)$在线段$EF$上存在$P$且$EP=2\sqrt{3}$,使得$PB\mathrm{}$平面$ACE$$.$
证明如下:由已知可得四边形$BFED$为矩形,连接$AC$交$BD$于$O$,连接$OE$,
由$(1)$知在$\text{Rt}\triangle ABD$中,$BD=3\sqrt{3}$,$AD=3$,$AB=6$$.$
$∵$$AB\mathrm{}CD$,
$∴$$\dfrac{DC}{AB}=\dfrac{DO}{OB}=\dfrac{1}{2}$,
$∴$$OB=2\sqrt{3}$$.$
当$EP=2\sqrt{3}$时,$EP\mathrm{}OB$且$EP=OB$,
则四边形$OBPE$为平行四边形,
则$BP\mathsf{\parallel }OE$$.$
又$BP\not\subset $平面$AEC$,$OE\subset $平面$AEC$,
$\therefore BP\mathrm{}$平面$AEC$$.$
综上可知,在线段$EF$上存在$P$,使得$PB\mathrm{}$平面$ACE$,且$EP=2\sqrt{3}$$.$
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