(14分)如图,在四棱锥 P-A B C D 中, P C…——2016 高考数学第 18 题答案解析

2016_北京卷 (2016·文)

2016 ?? 第 18 题 解答题 区分题
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18.(14分)如图,在四棱锥 $P-A B C D$ 中,$P C \perp$ 平面 $A B C D, A B / / D C, D C \perp A C$ .
(1)求证: $\mathrm{DC} \perp$ 平面 PAC ;(2)求证:平面 $\mathrm{PAB} \perp$ 平面 PAC ;
(3)设点 $E$ 为 $A B$ 的中点,在棱 $P B$ 上是否存在点 $F$ ,使得 $P A / /$ 平面 $C E F$ ?说明理由。

完整解析 · 逐步详解

【考点】LP:空间中直线与平面之间的位置关系;$L Q$ :平面与平面之间的位置关系。

【专题】15:综合题;35:转化思想;49:综合法;5Q:立体几何.
【分析】(1)利用线面垂直的判定定理证明 $\mathrm{DC} \perp$ 平面 PAC ;
(2)利用线面垂直的判定定理证明 $\mathrm{AB} \perp$ 平面 PAC ,即可证明平面 $\mathrm{PAB} \perp$ 平面 PAC;

(3)在棱 PB 上存在中点 F ,使得 $\mathrm{PA} / /$ 平面 CEF .利用线面平行的判定定理证明.
【解答】(1)证明:$\because \mathrm{PC} \perp$ 平面 $\mathrm{ABCD}, \mathrm{DCC}$ 平面 ABCD ,
$\therefore \mathrm{PC} \perp \mathrm{DC}$ ,
$\because \mathrm{DC} \perp \mathrm{AC}, \quad \mathrm{PC} \cap \mathrm{AC}=\mathrm{C}$,
$\therefore \mathrm{DC} \perp$ 平面 PAC;
(2)证明:$\because \mathrm{AB} / / \mathrm{DC}, \mathrm{DC} \perp \mathrm{AC}$ ,
$\therefore \mathrm{AB} \perp \mathrm{AC}$ ,
$\because P C \perp$ 平面 $A B C D, A B \subset$ 平面 $A B C D$ ,
$\therefore \mathrm{PC} \perp \mathrm{AB}$ ,
$\because P C \cap A C=C$,
$\therefore \mathrm{AB} \perp$ 平面 PAC,
$\because \mathrm{ABC} \subset$ 平面 PAB ,
∴ 平面 $\mathrm{PAB} \perp$ 平面 PAC ;
(3)解:在棱 PB 上存在中点 F ,使得 $\mathrm{PA} / /$ 平面 CEF .
∵ 点 E 为 AB 的中点,
$\therefore \mathrm{EF} / / \mathrm{PA}$ ,
$\because P A \not \subset$ 平面 $C E F$ ,$E F \subset$ 平面 $C E F$ ,
$\therefore \mathrm{PA} / /$ 平面 CEF .
【点评】本题考查线面平行与垂直的证明,考查平面与平面垂直的证明,考查学生分析解决问题的能力,属于中档题.

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