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如图.已知四边形ABCD是正方形.EA⊥平面ABCD.PD∥EA.AD=PD=2EA=2.F.G.H分别为BP.BE.PC的中点.(Ⅰ)求证:FG∥平面PDE,(Ⅱ)求证:平面FGH⊥平面AEB,(Ⅲ

编辑:chaxungu时间:2026-04-27 16:51:49分类:高中数学题库

如图,已知四边形ABCD是正方形,EA⊥平面ABCD,PD∥EA,AD=PD=2EA=2,F,G,H分别为BP,BE,PC的中点.
(Ⅰ)求证:FG∥平面PDE;
(Ⅱ)求证:平面FGH⊥平面AEB;
(Ⅲ)在线段PC上是否存在一点M,使PB⊥平面EFM?若存在,求出线段PM的长;若不存在,请说明理由.在线课程(Ⅰ)证明:因为F,G分别为PB,BE的中点,所以FG∥PE.
又因为FG?平面PED,PE?平面PED,所以,FG∥平面PED.…(4分)
(Ⅱ)因为EA⊥平面ABCD,所以EA⊥CB.
又因为CB⊥AB,AB∩AE=A,所以CB⊥平面ABE.
由已知F,H分别为线段PB,PC的中点,所以FH∥BC,则FH⊥平面ABE.
而FH?平面FGH,所以平面FGH⊥平面ABE.…(9分)
(Ⅲ)在线段PC上存在一点M,使PB⊥平面EFM.证明如下:
在直角三角形AEB中,因为AE=1,AB=2,所以
在直角梯形EADP中,因为AE=1,AD=PD=2,所以
所以PE=BE.又因为F为PB的中点,所以EF⊥PB.
要使PB⊥平面EFM,只需使PB⊥FM.
因为PD⊥平面ABCD,所以PD⊥CB,又因为CB⊥CD,PD∩CD=D,
所以CB⊥平面PCD,而PC?平面PCD,所以CB⊥PC.
若PB⊥FM,则△PFM∽△PCB,可得
由已知可求得,所以.…(14分)
分析:(Ⅰ)利用三角形的中位线的性质证明FG∥PE,再根据直线和平面平行的判定定理证得结论.
(Ⅱ)先证明EA⊥CB、CB⊥AB,可得CB⊥平面ABE.再根据FH∥BC,则FH⊥平面ABE.
(Ⅲ)在线段PC上存在一点M,满足条件.先证明PE=BE,根据F为PB的中点,可得EF⊥PB.要使PB⊥平面EFM,只需使PB⊥FM即可.此时,则△PFM∽△PCB,根据对应边成比列
求得PB、PF、PC的值,可得PM的值.
点评:本题主要考查直线和平面平行的判定定理的应用,直线和平面垂直的判定定理、平面和平面垂直的判定定理的应用,属于中档题.