(14分)如图,在四棱锥P﹣ABCD中,底面ABCD 为矩…——2018 高考数学第 18 题答案解析

2018_北京卷

2018 北京 第 18 题 解答题 区分题
2018_北京卷

18.(14分)如图,在四棱锥P﹣ABCD中,底面ABCD 为矩形,平面PAD⊥平面 ABCD,PA⊥PD,$PA=PD$,E,F 分别为 AD,PB 的中点

(Ⅰ)求证:PE⊥BC;

(Ⅱ)求证:平面PAB⊥平面PCD;

(Ⅲ)求证:EF∥平面 PCD

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【考点】LS:直线与平面平行;LW:直线与平面垂直;LY:平面与平面垂 直

【专题】35:转化思想;49:综合法;5F:空间位置关系与距离

【分析】(Ⅰ)由等腰三角形的三线合一性质和矩形的对边平行性质,即可得证;

(Ⅱ)作出平面 PAB 和平面 PCD 的交线,注意运用公理 4,再由面面垂直的性质和两个平面所成角的定义,即可得证;

(Ⅲ)取PC 的中点H,连接DH,FH,运用中位线定理和平行四边形的判断和性质,结合线面平行的判定定理,即可得证

【解答】证明:(Ⅰ)PA=PD,E为AD的中点,

可得 PE⊥AD,

底面 ABCD 为矩形,可得 BC∥AD,

则 PE⊥BC;

(Ⅱ)由于平面 PAB和平面PCD有一个公共点P,

且 AB∥CD,

在平面 PAB 内过 P 作直线 PG∥AB,

可得 PG∥CD,

即有平面 PAB∩平面 PCD=PG,

由平面 PAD⊥平面 ABCD,又 AB⊥AD,

可得 AB⊥平面 PAD,即有 AB⊥PA,

PA⊥PG;

同理可得CD⊥PD,即有 $\mathrm { P D \bot P G }$

可得 ${ \bf \cdot } \angle \mathrm { A P D }$ 为平面PAB和平面PCD的平面角,

由 $\mathrm { P A } \bot \mathrm { P D }$

可得平面 PAB⊥平面 PCD;

(Ⅲ)取PC 的中点H,连接DH,FH,

在三角形PCD中,FH 为中位线,可得FH∥BC,

$$ \mathrm { F H { = } } { \frac { 1 } { 2 } } \mathrm { B C } , $$

由 DE∥BC, $\scriptstyle \mathrm { { D E = } } { \frac { 1 } { 2 } } \mathrm { { B C } }$

可得 DE=FH,DE∥FH,

四边形EFHD为平行四边形,

可得 EF∥DH,

EF⊄平面 PCD,DH⊂平面 PCD,

即有 EF∥平面 PCD

【点评】本题考查线面和面面的位置关系,考查线面平行、垂直的判定和性质,以及面面垂直的判断和性质,注意运用转化思想,考查推理能力和空间想象能力,属于中档题

✅ 来源:2018年 · 北京 · 2018_北京卷 · 第 18 题 · 本题已通过全部自动发布校验

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