题目内容
【题目】如图所示,M、N、P分别是正方体ABCD-A1B1C1D1的棱AB、BC、DD1上的点.
(1)若,求证:无论点P在DD1上如何移动,总有BP⊥MN;
(2)棱DD1上是否存在这样的点P,使得平面APC1⊥平面ACC1?证明你的结论.
【答案】(1)证明见解析;(1)存在点P,证明见解析;
【解析】解:(1)证明:连AC,BD,在△ABC中,
∵=,∴MN∥AC.
又∵AC⊥BD,DD1⊥底面ABCD.
∴DD1⊥AC,故AC⊥平面BDD1B1.
进而MN⊥平面BDD1B1,
∵BP面BDD1B1,
∴MN⊥BP.
(2)假设存在点P,使面APC1⊥面ACC1,过P作PF⊥AC1,则PF⊥面ACC1.
又∵BD⊥面ACC1,∴PF∥BD,而两平行线PF、BD所确定的平面即为两相交直线BD、DD1确定的对角面BB1D1D,
∴F为AC1与对角面BB1D1D的交点,
故F为AC1的中点,由PF∥BD,P∈DD1知,P也是DD1的中点.
显然,当P为DD1中点,F为AC1中点时,
∵AP=PC1,∴PF⊥AC1
又PF∥BD,BD⊥AC,∴PF⊥AC.
从而PF⊥面ACC1,则面APC1⊥面ACC1.
故存在点P,使P为DD1中点时,面APC1⊥面ACC1.
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