题目内容

【题目】如图,已知PA垂直于矩形ABCD所在的平面,M,N分别是AB,PC的中点,若∠PDA=45°,
(1)求证:MN∥平面PAD且MN⊥平面PCD.
(2)探究矩形ABCD满足什么条件时,有PC⊥BD.

【答案】
(1)证明:如图,取PD的中点E,连接AE,NE.

E、N分别为PD,PC的中点,

所以:EN∥CD,

又M为AB的中点,

所以: ,AM∥CD,

EN∥AM,EN=AM,

所以:四边形AMNE为平行四边形.

MN∥AE,

所以:MN∥平面PAD,

PA⊥平面ABCD,∠PDA=45°,

所以:△PAD是等腰直角三角形,

所以:AE⊥PD.

又CD⊥AD,CD⊥PA,AD交PA于A,

所以:CD⊥平面PAD,AE平面PAD,

所以:CD⊥AE,

又CD交PD于D,

所以:AE⊥平面PCD,

则:MN⊥平面PCD


(2)若 PC⊥BD,又PA⊥BD,PA交PC于P,

所以:BD⊥平面PAC,

所以:BD⊥AC,即矩形ABCD的对角线互相垂直.

此时矩形为正方形.

即当矩形ABCD为正方形时,满足PC⊥BD.


【解析】(1)利用三角形的中位线得到线线平行,进一步得到线面平行,利用线线垂直进一步转化成线面垂直.(2)利用线面垂直转化线线垂直,最后确定矩形是正方形.
【考点精析】认真审题,首先需要了解直线与平面平行的判定(平面外一条直线与此平面内的一条直线平行,则该直线与此平面平行;简记为:线线平行,则线面平行),还要掌握直线与平面垂直的判定(一条直线与一个平面内的两条相交直线都垂直,则该直线与此平面垂直;注意点:a)定理中的“两条相交直线”这一条件不可忽视;b)定理体现了“直线与平面垂直”与“直线与直线垂直”互相转化的数学思想)的相关知识才是答题的关键.

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