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如图,在四棱锥中,,,,平面底面,,和分别是和的中点. 求证:(1)底面; (2...

如图,在四棱锥中,,平面底面分别是的中点.

求证:(1)底面

(2)平面

(3)平面平面.

 

(1)证明见解析. (2) 证明见解析. (3) 证明见解析. 【解析】 试题(1)根据条件,利用平面和平面垂直的性质定理可得PA⊥平面ABCD. (2)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. (3)先证明ABED为矩形,可得BE⊥CD ①.现证CD⊥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 CD⊥EF 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. 【解析】 (1)∵PA⊥AD,平面PAD⊥平面ABCD,平面PAD∩平面ABCD=AD,由平面和平面垂直的性质定理可得PA⊥平面ABCD. (2)∵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. (3)平行四边形ABED中,由AB⊥AD可得,ABED为矩形,故有BE⊥CD ①. 由PA⊥平面ABCD,可得PA⊥AB,再由AB⊥AD可得AB⊥平面PAD, ∴CD⊥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.
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