稿件来源:高途
| 8.6.2 直线与平面垂直题目答案及解析如下,仅供参考!
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$E$在$CD$上,且$DE=2$,将$\triangle $$ADE$沿$AE$折起,使得$DB=2\sqrt{3}$(如图),$G$为$AE$中点.
$(1)$求证:$DG\perp$平面$ABCE$;
$(2)$求$BD$与平面$ABCE$的所成角;
$(3)$在线段$BD$上是否存在点$P$,使得$CP//$平面$ADE$?若存在,求$\dfrac{BP}{BD}$的值;若不存在,请说明理由.
$(1)$证明见解析;
$(2)$$\\arcsin \\dfrac{\\sqrt{6}}{6}$;
$(3)$$\\dfrac{3}{4}$
"]]$(1)$连接$BG$,
$\because AD=DE=2$,$G$为$AE$中点,
$\therefore DG\perp AE$,
又$AD\perp DE$,
$\therefore AE=2\sqrt{2}$,
$\therefore DG=AG=\sqrt{2}$,
在$\triangle $$ABG$中,$AB=4$,$\angle BAD=90^\circ$,则$\angle BAG=\dfrac{\pi }{4}$,
$\therefore GB^{2}=2+16-2\times \sqrt{2}\times 4\times \cos \dfrac{\pi }{4}=18-8=10$,
又$\because BD=2\sqrt{3}$,$DG=\sqrt{2}$,
$\therefore BD^{2}=DG^{2}+GB^{2}$,则$DG\perp GB$,
又$AE\cap GB=G$,$AE$,$GB\subset$面$ABCE$,
$\therefore DG\perp$平面$ABCE$;
$(2)$由$(1)$知$\angle DBG$为$BD$与平面$ABCE$所成的角,
在${\rm Rt}$$\triangle $$DGB$中,$BD=2\sqrt{3}$,$DG=\sqrt{2}$,
$\therefore \sin \angle DBG=\dfrac{DG}{BD}=\dfrac{\sqrt{2}}{2\sqrt{3}}=\dfrac{\sqrt{6}}{6}$,
又$\angle DBG\in \left[0,\dfrac{\pi }{2}\right]$,
$\therefore \angle DBG=\arcsin \dfrac{\sqrt{6}}{6}$,
即$BD$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$H$作$HP//AD$交$BD$于$P$,连接$CP$,
$\because CE//AH$,且$AH=CE=1$,
$\therefore $ 四边形$AHCE$为平行四边形,则$AE//HC$,
又$AE\subset$平面$ADE$,$HC\not\subset$平面$ADE$,
$\therefore HC//$平面$ADE$,
又$AD\subset$平面$ADE$,$HP\not\subset$平面$ADE$,
$\therefore HP//$平面$ADE$,
又$HP\cap HC=H$,$HP$,$HC\subset$平面$HPC$,
$\therefore $ 平面$ADE//$平面$HPC$,
又$PC\subset$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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