(13 分)如图,在四棱锥 P﹣ABCD 中,AB∥CD,…——2013 高考数学第 17 题答案解析

2013_北京卷

2013 北京 第 17 题 解答题 区分题
2013_北京卷

17.(13 分)如图,在四棱锥 P﹣ABCD 中,AB∥CD,AB⊥AD,$CD=2AB$,平面PAD⊥底面 ABCD,PA⊥AD.E 和 F 分别是 CD 和 PC 的中点,求证:

(Ⅰ)PA⊥底面ABCD;

(Ⅱ)BE∥平面PAD;

(Ⅲ)平面BEF⊥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】5F:空间位置关系与距离;5Q:立体几何

【分析】(Ⅰ)根据条件,利用平面和平面垂直的性质定理可得 $\mathsf { P A } \bot$ 平面 ABCD

(Ⅱ)根据已知条件判断 ABED 为平行四边形,故有 BE∥AD,再利用直线和平面平行的判定定理证得BE∥平面PAD

(Ⅲ)先证明 ABED 为矩形,可得 BE⊥CD ①.现证 $\complement \mathsf { D \bot }$ 平面 PAD,可得 CD⊥PD,再由三角形中位线的性质可得 EF∥PD,

从而证得 $C D \bot E F ( 2 )$ .结合①②利用直线和平面垂直的判定定理证得 CD⊥平面

BEF,再由平面和平面垂直的判定定理

证得平面BEF⊥平面PCD

【解答】解: $( \texttt { I } ) \because \mathsf { P A \bot A D }$ ,平面 $\mathsf { P A D \perp }$ 平面 ABCD,平面 PAD∩平面$A B C D = A D$ ,由平面和平面垂直的性质定理可得PA⊥平面ABCD

(Ⅱ)∵AB∥CD,AB⊥AD,CD=2AB,E和F分别是CD和PC 的中点,故四边形ABED 为平行四边形,故有BE∥AD

又 AD⊂平面 PAD,BE 不在平面 PAD 内,故有 BE∥平面 PAD

(Ⅲ)平行四边形ABED中,由 $A B \bot A D$ 可得,ABED 为矩形,故有 $B E \bot C D \textcircled { 1 }$

由 $\mathsf { P A } \bot$ 平面ABCD,可得 $P A \bot A B$ ,再由 $A B \bot A D$ 可得 AB⊥平面PAD,

$\therefore C D \perp$ 平面 PAD,故有 CD⊥PD

再由E、F 分别为CD和PC的中点,可得EF∥PD,

∴CD⊥EF ②

而EF 和BE是平面BEF 内的两条相交直线,故有CD⊥平面BEF

由于 CD⊂平面 PCD,∴平面 BEF⊥平面 PCD

【点评】本题主要考查直线和平面垂直的判定定理,直线和平面平行的判定定理,

平面和平面垂直的判定定理、性质定理的应用,属于中档题

✅ 来源:2013年 · 北京 · 2013_北京卷 · 第 17 题 · 本题已通过全部自动发布校验

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关键能力
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难度
区分题
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