Question

如圖所示，已知四邊形ABCD是正方形，EA⊥平面ABCD，PD∥EA，AD＝PD＝2EA＝2，F(xiàn),G,H分別為BP,BE,PC的中點(diǎn)。

（Ⅰ）求證：平面FGH⊥平面AEB；

（Ⅱ）在線(xiàn)段PC上是否存在一點(diǎn)M，使PB⊥平面EFM？若存在，求出線(xiàn)段PM的長(zhǎng)；若不存在，請(qǐng)說(shuō)明理由．

 

Answer 1

【答案】

（Ⅰ）詳見(jiàn)解析；（Ⅱ）在線(xiàn)段PC上存在一點(diǎn)M，使PB⊥平面EFM，PM=．

【解析】

試題分析：（Ⅰ）求證：平面平面，證明面面垂直，先證線(xiàn)面垂直，即證一個(gè)平面過(guò)另一個(gè)平面的垂線(xiàn)，注意到F，H分別為線(xiàn)段PB，PC的中點(diǎn)，所以FH∥BC，只要CB⊥平面，則FH⊥平面，由已知EA⊥平面ABCD，則EA⊥CB，而四邊形ABCD是正方形，CB⊥AB，從而可得CB⊥平面，即可證出平面平面；（Ⅱ）這是一個(gè)探索性命題，一邊假設(shè)存在，作為條件，進(jìn)行推理即可，有已知條件，先判斷EF⊥PB（因?yàn)槿鬍F不垂直P(pán)B，則點(diǎn)就不存在），若PB⊥平面EFM，只需使PB⊥FM，注意到三角形是一個(gè)直角三角形，這樣△PFM∽△PCB，利用線(xiàn)段比例關(guān)系，可得PM=，從得結(jié)論．

試題解析：（Ⅰ）因?yàn)镋A⊥平面ABCD，所以EA⊥CB．

又因?yàn)镃B⊥AB，AB∩AE=A，所以CB⊥平面ABE． 3分

由已知F，H分別為線(xiàn)段PB，PC的中點(diǎn)，所以FH∥BC，則FH⊥平面ABE．  5分

而FH⊂平面FGH，所以平面FGH⊥平面ABE． 6分

（Ⅱ）在線(xiàn)段PC上存在一點(diǎn)M，使PB⊥平面EFM．證明如下：在直角三角形AEB中，因?yàn)锳E=1，AB=2，所以BE= ，

在直角梯形EADP中，因?yàn)锳E=1，AD=PD=2，所以PE= ，所以PE=BE．

又因?yàn)镕為PB的中點(diǎn)，所以EF⊥PB．..8分

要使PB⊥平面EFM，只需使PB⊥FM．    ..9分

因?yàn)镻D⊥平面ABCD，所以PD⊥CB，又因?yàn)镃B⊥CD，PD∩CD=D，

所以CB⊥平面PCD，而PC⊂平面PCD，所以CB⊥PC．

若PB⊥FM，則△PFM∽△PCB，可得 ，      11分

由已知可求得PB=，PF=，PC=，所以PM=    ..12分

考點(diǎn)：面面垂直的判定，線(xiàn)面垂直的性質(zhì)．