如图,四棱锥P-ABCD的底面为矩形,且AB=2,BC=1,E,F分别为AB,PC中点. (Ⅰ)求证:EF∥平面PAD; (Ⅱ)若平面PAC⊥平面ABCD,求证:DE⊥平面PAC.

如图,四棱锥P-ABCD的底面为矩形,且AB=
2
,BC=1,E,F分别为AB,PC中点.

(Ⅰ)求证:EF∥平面PAD;
(Ⅱ)若平面PAC⊥平面ABCD,求证:DE⊥平面PAC.
数学人气:134 ℃时间:2019-12-07 10:20:44
优质解答
证明:(Ⅰ)证明:(1)方法一:取线段PD的中点M,连接FM,AM.
因为F为PC的中点,所以FM∥CD,且FM=
1
2
CD.
因为四边形ABCD为矩形,E为AB的中点,
所以EA∥CD,且EA=
1
2
CD.
所以FM∥EA,且FM=EA.
所以四边形AEFM为平行四边形.
所以EF∥AM.         
又AM⊂平面PAD,EF⊄平面PAD,所以EF∥平面PAD.
方法二:连接CE并延长交DA的延长线于N,连接PN.
因为四边形ABCD为矩形,所以AD∥BC,
所以∠BCE=∠ANE,∠CBE=∠NAE.
又AE=EB,所以△CEB≌△NEA.所以CE=NE.
又F为PC的中点,所以EF∥NP.
又NP⊂平面PAD,EF⊄平面PAD,所以EF∥平面PAD.        
方法三:取CD的中点Q,连接FQ,EQ.
在矩形ABCD中,E为AB的中点,所以AE=DQ,且AE∥DQ.
所以四边形AEQD为平行四边形,所以EQ∥AD.
又AD⊂平面PAD,EQ⊄平面PAD,所以EQ∥平面PAD.      
因为Q,F分别为CD,CP的中点,所以FQ∥PD.
又PD⊂平面PAD,FQ⊄平面PAD,所以FQ∥平面PAD.
又FQ,EQ⊂平面EQF,FQ∩EQ=Q,所以平面EQF∥平面PAD.
因为EF⊂平面EQF,所以EF∥平面PAD. 
(Ⅱ)在底面矩形ABCD中连接DE,
   AB=
2
,BC=1,E为AB中点
  则tan∠ADE=
2
2
,tan∠BAC=
1
2
=
2
2

∴∠ADE=∠BAC,
∵∠DEA+∠ADE=90°,
∴∠BAC+∠DEA=90°,
∴DE⊥AC,
∵平面PAC⊥平面ABCDB且交线为AC,
∴DE⊥平面PAC.
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