如圖,四棱錐的底面是正方形,側(cè)棱底面,過(guò)垂直點(diǎn),作垂直點(diǎn),平面點(diǎn),且.

(1)試證明不論點(diǎn)在何位置,都有;
(2)求的最小值;            
(3)設(shè)平面與平面的交線為,求證:.

(1)詳見(jiàn)解析;(2);(3)詳見(jiàn)解析.

解析試題分析:(1)先證明平面,再由平面得到;(2)將側(cè)面和側(cè)面沿著展開(kāi)至同一平面上,利用、三點(diǎn)共線結(jié)合余弦定理求出的最小值,即線段的長(zhǎng)度;(3)先證平面,然后利用直線與平面平行的性質(zhì)定理證明.
試題解析:(1)底面是正方形,,
底面,
,平面,
不論點(diǎn)在何位置都有平面

(2)將側(cè)面繞側(cè)棱旋轉(zhuǎn)到與側(cè)面在同一平面內(nèi),如下圖示,

則當(dāng)、三點(diǎn)共線時(shí),取最小值,這時(shí),的最小值即線段的長(zhǎng),
設(shè),則,
中,,
在三角形中,有余弦定理得:
,

(3)連結(jié),,,,

,,,
,,
平面,
平面平面,.
考點(diǎn):1.直線與平面垂直;2.空間幾何體側(cè)面展開(kāi)圖的應(yīng)用;3.余弦定理;4.直線與平面平行的性質(zhì)定理

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(2)求證:平面;
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