题目内容
【题目】如图,四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是矩形,PA面ABCD,且AB=2,AD=4,
AP=4,F是线段BC的中点.
⑴ 求证:面PAF面PDF;
⑵ 若E是线段AB的中点,在线段AP上是否存在一点G,使得EG面PDF?若存在,求出线段AG的长度;若不存在,说明理由.
【答案】(1)详见解析;(2)详见解析.
【解析】试题分析:(1)PA面ABCD, 面ABCD, PADF ,在矩形内根据F是线段BC的中点和长度,根据勾股定理求得AFDF,即得证 (2)解法一:延长AB交DF延长线于点M,连结PM.这样将面PDF延伸,当EGPM时存在一点G,使得EG面PDF 解法二:构造平行四边形,取DF中点I,连结EI,过点G作AD的平行线交PD于点H,连结GH、HI.证得四边形GEIH是平行四边形,根据线面平行判定定理即可证得。
解析:⑴ PA面ABCD, 面ABCD, PADF,
又在底面ABCD中, , ,
, AFDF,
, DF面PAF,
面PDF,面PAF面PDF.
解⑵:法一、假设在线段AP上存在点G,使得EG面PDF.连结AB并延长交DF延长线于点M,连结PM.
F是线段BC的中点,底面ABCD是矩形,
,
EG面PDM, 面PAM,面PAM 面PDM=PM,
EGPM,
, ,
故在线段AP上存在点G,使得EG面PDF,此时.
法二、假设在线段AP上存在点G,使得EG面PDF.取DF中点I,连结EI,过点G作AD的平行线交PD于点H,连结GH、HI.
E是线段AB的中点, 是梯形ABFD的中位线,
,EIGH,
EG面PDF, 面GEIH,面GEIH 面PDM=IH,
EGIH,
四边形GEIH是平行四边形,
,
, ,
故在线段AP上存在点G,使得EG面PDF,此时.