题目内容
在四棱锥中,底面是正方形,与交于点底面,为的中点.
(1)求证:平面;
(2)若,在线段上是否存在点,使平面?若存在,求出的值;若不存在,请说明理由.
(1)求证:平面;
(2)若,在线段上是否存在点,使平面?若存在,求出的值;若不存在,请说明理由.
(1)详见解析;(2)为线段的中点时,平面,理由详见解析.
试题分析:(1)利用三角形的中位线定理证明,然后根据线面平行的判定定理进行证明即可;(2)这是存在性问题,先假设存在点,使得平面,依据面面垂直的判定定理可知,这时必有面面,此时应该在平面中可以找到一条直线垂直平面,这时关注好题目中的条件:底面为正方形且面,此时可想到可能是面,这个垂直关系并不难证明,故可肯定点是存在的,然后再根据题中所给的条件去确定边与的比例关系,最后根据为直角三角形且可确定的比值.
试题解析:(1)证明:连接
由四边形是正方形可知,点为的中点
又为的中点,所以
又平面,平面
所以平面 6分
(2)解法一:若平面,则必有
于是作于点
由底面,所以,又底面是正方形
所以,又,所以平面 10分
而平面,所以
又,所以平面 12分
又,所以
所以为的中点,所以 14分
解法二:取的中点,连接,在四棱锥中
,,所以 6分
又由底面,底面,所以
由四边形是正方形可知,
又
所以平面 10分
而平面
所以,平面平面,且平面平面
因为,平面,所以平面 12分
故在线段上存在点,使平面
由为的中点,得 14分.
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