16.(2009·浙江)如图所示,平面PAC⊥平面ABC,△ABC是以AC为斜边的等腰直角三角形,E,F,O分别为PA,PB,AC的中点,AC=16,PA=PC=10.

(1)设G是OC的中点,证明:FG∥平面BOE;

(2)证明:在△ABO内存在一点M,使FM⊥平面BOE,并求点M到OA,OB的距离.

命题意图:本题主要考查空间线线、线面、面面的位置关系,空间向量的概念与运算等基础知识,同时考查空间想象能力和推理论证能力.

解答:解法一:(1)证明:如图,连结OP,以点O为坐标原点,分别以OB,OC,OP所在直线为x轴,y轴,z轴,建立空间直角坐标系O-xyz,则O(0,0,0),A(0,-8,0),B(8,0,0),C(0,8,0),P(0,0,6),E(0,-4,3),F(4,0,3).

由题意,得G(0,4,0).

因为O=(8,0,0),O=(0,-4,3),

所以平面BOE的法向量n=(0,3,4),

由F=(-4,4,-3),得n·F=0.

又直线FG不在平面BOE内,

所以FG∥平面BOE.

(2)设点M的坐标为(x0,y0,0),

则F=(x0-4,y0,-3).

因为FM⊥平面BOE,所以F∥n,

因此x0=4,y0=-,

即点M的坐标是(4,-,0).

在平面直角坐标系xOy中,△AOB的内部区域可表示为不等式组

经检验,点M的坐标满足上述不等式组,所以在△AOB内存在一点M,使FM⊥平面BOE.

由点M的坐标,得点M到OA,OB的距离分别为4,.

解法二:(1)证明:如图,取PE的中点为H,连结HG、HF.

因为点E,O,G,H分别是PA,AC,OC,PE的中点,

所以HG∥OE,HF∥EB.

因此平面FGH∥平面BOE.

因为FG在平面FGH内,

所以FG∥平面BOE.

(2)在平面OAP内,过点P作PN⊥OE,交OA于点N,交OE于点Q.连结BN,过点F作FM∥PN,交BN于点M.

由题意,得

OB⊥平面PAC,

所以OB⊥PN,

又因为PN⊥OE,

所以PN⊥平面BOE.

因此FM⊥平面BOE.

在Rt△OAP中,

OE=PA=5,PQ=,

cos∠NPO==,

ON=OP·tan∠NPO=<OA,

所以点N在线段OA上.

因为F是PB的中点,所以M是BN的中点.

因此点M在△AOB内,点M到OA,OB的距离分别为

OB=4,ON=.

 0  57363  57371  57377  57381  57387  57389  57393  57399  57401  57407  57413  57417  57419  57423  57429  57431  57437  57441  57443  57447  57449  57453  57455  57457  57458  57459  57461  57462  57463  57465  57467  57471  57473  57477  57479  57483  57489  57491  57497  57501  57503  57507  57513  57519  57521  57527  57531  57533  57539  57543  57549  57557  447348 

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