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专题强化训练(十四)
1.(2022·山东青岛高三期末)如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是
边长为2的菱形,∠DAB=60°,PA=PDV5,F为AB的中点,AC⊥PF,
(1)求证:平面PAD⊥平面ABCD:
(2)求点A到平面PDF的距离!
(1)证明:连接BD,取AD的中点为O,连接OF,PO,
因为四边形ABCD为菱形,所以AC⊥BD.
因为O,F分别为AD,AB的中点,所以OF∥BD,所以OF⊥AC.
又因为AC⊥PF,PF∩OF=F,PF,OFc平面POF,所以AC⊥平面POF.
因为POc平面POF,所以AC⊥PO.
因为PA=PD,O为AD的中点,所以PO⊥AD.
又因为AD∩ACA,AD,ACC平面ABCD,所以PO⊥平面ABCD.
因为POc平面PAD,所以平面PAD⊥平面ABCD,
(2)解:因为AB=AD,∠DAB-60°,所以△ABD为正三角形,所以BO⊥AD.
由(1)可知AD,OB,P0两两垂直,于是建立如图所示的空间直角坐标系,
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则P(0,02,D(-1,0,0),A1,0,0),F(,9,0),
所以PD(1,0,2》,PF(,9,2》,AD(-2,00).
nPD=0,
设n=(x,y,z)为平面PDF的法向量,则
nPF=0
-x-2z=0,
即x+9y-2z=0,取x2,得n=2,23,-1).
B
所以点A到平面me的距离d帝
17厂
2.(2022·山东济南高三期末)如图,在正四棱柱ABCD-AB1CD1中,
AA12AB=2,E,F分别为棱AA,CC1的中点,G为棱DD1上的动点.
D
C
E
(1)求证:B,E,D1,F四点共面;
(2)是否存在点G,使得平面GEF⊥平面BEF?若存在,求出DG的长度:
若不存在,请说明理由.
(1)证明:如图所示,
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B
D
连接DE,DF,取BB1的中点M,连接MC1,ME,
因为E为AA1的中点,所以EM∥AB,∥CD,且EM=ABCD,
所以四边形EMCD1为平行四边形,
所以DE∥MC,
又因为F为CC1的中点,所以BM∥CF,且BMCF,所以四边形BMCF为
平行四边形,
所以BF∥MC,所以BF∥DE,所以B,E,D,F四点共面.
(2)解:以D为坐标原点,DA,DC,DD1所在直线分别为x轴、y轴、z轴
建立空间直角坐标系如图,
B
D
Cy
A
B
假设存在满足题意的点G,设G(0,0,t),t∈[0,2].
由已知得B(1,1,0),E(1,0,1),F(0,1,1),
则EF=(-1,1,0),EB(0,1,-1),EG(-1,0,t-1),
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nEF=0,
设平面EF的法向量为n(x,y2,则nEB=0,
x1+y1=0,
即yz1=0
取x11,则n1(1,1,1)
EF=0,
设平面GEF的法向量为g(x,y%2,则nEG=0
82+y2=0,
即x2+(t-1)z2=0,
取x2t-1,则n2(t-1,t-1,1).
因为平面GEF⊥平面BEF,所以n1·20,所以t-1+t-1+1=0,所以t=号。
所以存在满足题意的点G,使得平面GEF⊥平面BF,DG的长度为
3.(2022·山东临沂三模)在正方体ABCD-ABCD1中,E为AD1的中点,
过ABE的平面截此正方体,得如图所示的多面体,F为棱CC1上的动点.
(I)点H在棱BC上,当CCB时,FH∥平面AEB1,试确定动点F在棱
CC1上的位置,并说明理由:
(2)若AB=2,求点D到平面AEF的最大距离.
D
C
解:(1)设平面BCCB1与平面AEB,的交线为1,
因为FH∥平面AEB1,平面BCCB1∩平面AEB11,FHC平面BCCB1,
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所以FH∥1,
由正方体ABCD-AAB_2C_1D_1知,平面ADDE∥平面BCC_1B,
又因为平面ADD_1E∩平面AEB_1=AE,平面BCC_B_1∩平面AEB_A=1,
所以AE∥1,所以AE/FH,
取BC中点G,连接GC_1,易知AE∥GC_,所以GC_1∥FH,又因为H为cG
中点,所以F为CC_1中点。
(2)以点D为坐标原点,DADC.DD_2分别为x轴、y轴、z