题目内容
【题目】如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是菱形,∠ABC=60°,为正三角形,且侧面PAB⊥底面ABCD. E,M分别为线段AB,PD的中点.
(I)求证:PE⊥平面ABCD;
(II)求证:PB//平面ACM;
(III)在棱CD上是否存在点G,使平面GAM⊥平面ABCD,请说明理由.
【答案】(1)见解析;(2)见解析;(3)见解析.
【解析】试题分析:(1)要证线面垂直,可先证线线垂直,再根据线面垂直的判定得到线面垂直;(2)构造三角形的中位线得到线线平行,进而得到线面平行;(3)在棱CD上存在点G,G为CD的中点时,平面GAM⊥平面ABCD,先猜后证,先证线面垂直,由线面推出面面垂直。解析:
(I)证明:因为为正三角形,E为AB的中点,
所以PE⊥AB,
又因为面PAB⊥面ABCD,面PAB∩面ABCD=AB, 平面PAB.
所以PE⊥平面ABCD.
(II)证明:连接BD交AC于H点,连接MH,
因为四边形ABCD是菱形,
所以点H为BD的中点.
又因为M为PD的中点,
所以MH // BP.
又因为 BP 平面ACM, 平面ACM.
所以 PB // 平面ACM.
(III)在棱CD上存在点G,G为CD的中点时,平面GAM⊥平面ABCD.
证明:连接.由(Ⅰ)得,PE⊥平面ABCD,
所以PE⊥CD,因为ABCD是菱形,∠ ABC=60°,E为AB的中点,
所以是正三角形,EC⊥AB .
因为CD // AB,
所以EC⊥CD.
因为PE∩EC=E,
所以CD⊥平面PEC,
所以CD⊥PC.
因为M,G分别为PD,CD的中点,
所以MG//PC,
所以CD⊥MG.
因为ABCD是菱形,∠ADC=60°,
所以是正三角形.
又因为G为CD的中点,
所以CD⊥AG,
因为MG∩AG=G,
所以CD⊥平面MAG,
因为平面ABCD,
所以平面MAG⊥平面ABCD.