题目内容

【题目】如图所示,在四棱锥中, 平面是的中点, 是上的点且为边上的高.

(1)证明: 平面;

(2)若,求三棱锥的体积;

(3)在线段上是否存在这样一点,使得平面?若存在,说出点的位置.

【答案】(1)证明见解析;(2);(3)中点.

【解析】试题分析:(1)平面, 为中边上的高, ,由线面垂直的判定定理能够证明平面;(2)连接,取中点,连接是中点, , 平面, 平面,由根据棱锥的体积公式能够求出三棱锥的体积;(3)取的中点,连接,则因为是的中点,先证明,再证明以平面,可得面,即 与 重合时符合题意.

试题解析:(1),又平面,平面,

又,平面

(2)是的中点,到平面的距离等于点到平面距离的一半,即=,又因为,所以三棱锥;

(3)取的中点,连接、,则因为是的中点,所以,且,又因为且,所以且,所以四边形是平行四边形,所以,由(1)知平面,所以,又因为,所以,因为,所以平面,因为ED//DQ,所以面.M为PB中点.

【方法点晴】本题主要考查线面垂直的判定定理及棱锥的体积公式,属于难题.解答空间几何体中垂直关系时,一般要根据已知条件把空间中的线线、线面、面面之间垂直关系进行转化,转化时要正确运用有关的定理,找出足够的条件进行推理;证明直线和平面垂直的常用方法有:(1)利用判定定理;(2)利用判定定理的推论;(3)利用面面平行的性质;(4)利用面面垂直的性质,当两个平面垂直时,在一个平面内垂直于交线的直线垂直于另一个平面.

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