| 8.6.2 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

第八章 立体几何初步

8.6 空间直线、平面的垂直

8.6.2 直线与平面垂直

如图,在直角梯形$ABCD$中,$AB//DC$$\angle BAD=90^\circ$$AB=4$$AD=2$$DC=3$,点$E$$CD$上,且$DE=2$,将$\triangle $$ADE$沿$AE$折起,使得$DB=2\sqrt{3}$(如图),$G$$AE$中点.

$(1)$求证:$DG\perp$平面$ABCE$

$(2)$$BD$与平面$ABCE$的所成角;

$(3)$在线段$BD$上是否存在点$P$,使得$CP//$平面$ADE$?若存在,求$\dfrac{BP}{BD}$的值;若不存在,请说明理由.

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$(1)$证明见解析;

$(2)$$\\arcsin \\dfrac{\\sqrt{6}}{6}$

$(3)$$\\dfrac{3}{4}$

"]]

$(1)$连接$BG$

$\because AD=DE=2$$G$$AE$中点,

$\therefore DG\perp AE$

$AD\perp DE$

$\therefore AE=2\sqrt{2}$

$\therefore DG=AG=\sqrt{2}$

$\triangle $$ABG$中,$AB=4$$\angle BAD=90^\circ$,则$\angle BAG=\dfrac{\pi }{4}$

$\therefore GB^{2}=2+16-2\times \sqrt{2}\times 4\times \cos \dfrac{\pi }{4}=18-8=10$

$\because BD=2\sqrt{3}$$DG=\sqrt{2}$

$\therefore BD^{2}=DG^{2}+GB^{2}$,则$DG\perp GB$

$AE\cap GB=G$$AE$$GB\subset$$ABCE$

$\therefore DG\perp$平面$ABCE$

$(2)$$(1)$$\angle DBG$$BD$与平面$ABCE$所成的角,

${\rm Rt}$$\triangle $$DGB$中,$BD=2\sqrt{3}$$DG=\sqrt{2}$

$\therefore \sin \angle DBG=\dfrac{DG}{BD}=\dfrac{\sqrt{2}}{2\sqrt{3}}=\dfrac{\sqrt{6}}{6}$

$\angle DBG\in \left[0,\dfrac{\pi }{2}\right]$

$\therefore \angle DBG=\arcsin \dfrac{\sqrt{6}}{6}$

$BD$与平面$ABCE$所成的角为$\arcsin \dfrac{\sqrt{6}}{6}$

$(3)$存在,且$\dfrac{BP}{BD}=\dfrac{3}{4}$,理由如下,

如图在$AB$上取点$H$,使$AH=\dfrac{1}{4}AB=1$,连接$CH$,过$H$$HP//AD$$BD$$P$,连接$CP$

$\because CE//AH$,且$AH=CE=1$

$\therefore $ 四边形$AHCE$为平行四边形,则$AE//HC$

$AE\subset$平面$ADE$$HC\not\subset$平面$ADE$

$\therefore HC//$平面$ADE$

$AD\subset$平面$ADE$$HP\not\subset$平面$ADE$

$\therefore HP//$平面$ADE$

$HP\cap HC=H$$HP$$HC\subset$平面$HPC$

$\therefore $ 平面$ADE//$平面$HPC$

$PC\subset$平面$HPC$

$\therefore PC//$平面$ADE$

此时$\dfrac{BP}{BD}=\dfrac{BH}{AB}=\dfrac{3}{4}$

$\therefore $ 在线段$BD$上是否存在点$P$,使得$CP//$平面$ADE$,且$\dfrac{BP}{BD}=\dfrac{3}{4}$

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