13.2.4 第2课时 两平面垂直-【优学精讲】2024-2025学年高中数学必修第二册教用Word(苏教版)
2026-01-23
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教辅
资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 数学 |
| 教材版本 | 高中数学苏教版必修 第二册 |
| 年级 | 高一 |
| 章节 | 13.2.4 平面与平面的位置关系 |
| 类型 | 教案 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-新授课 |
| 学年 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | DOCX |
| 文件大小 | 786 KB |
| 发布时间 | 2026-01-23 |
| 更新时间 | 2026-01-23 |
| 作者 | 拾光树文化 |
| 品牌系列 | 优学精讲·高中同步 |
| 审核时间 | 2026-01-23 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/56089875.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
摘要:
该教案聚焦两平面垂直核心内容,涵盖二面角概念、面面垂直判定与性质定理。以笔记本电脑开合的“夹角”现象导入,衔接线面垂直知识,构建“概念-判定-性质-应用”的学习支架。
资料特色在于生活情境激发直观想象,如正四面体模型助理解二面角;例题注重逻辑推理,如证明面面垂直时两种方法对比;通性通法总结提升数学运算能力。助力学生深化空间观念,教师教学更具层次性与操作性。
内容正文:
第2课时 两平面垂直
新课程标准解读
核心素养
1.理解二面角及其平面角的概念并掌握二面角的平面角的一般作法,会求简单的二面角的平面角
直观想象、数学运算
2.掌握两个平面互相垂直的概念,能用定义和定理判定面面垂直
逻辑推理
3.掌握面面垂直的性质定理,并能利用面面垂直的性质定理证明一些简单的问题
逻辑推理
如图所示,笔记本电脑在打开的过程中,会给人以面面“夹角”变大的感觉.
【问题】 如何用数学语言刻画两个平面所形成的这种“角”呢?
知识点一 二面角的概念
1.半平面:平面内的一条直线把这个平面分成 两部分 ,其中的每一部分都叫作 半平面 .
2.二面角:一条直线和由这条直线出发的 两个半平面 所组成的图形叫作二面角,这条直线叫作二面角的棱,每个半平面叫作二面角的面.如图①,②中,棱为l或AB,面为α,β,记作二面角α-l-β(α-AB-β)或P-l-Q(P-AB-Q)(P,Q分别为在α,β内且不在棱上的点).
3.二面角的平面角
定义
一般地,以二面角的棱上 任意一点 为端点,在两个面内分别作垂直于 棱 的射线,这两条射线所成的角叫作二面角的平面角
图示
符号
OA⊂α,OB⊂β, α∩β=l ,O∈l, OA⊥l ,OB⊥l⇒∠AOB是二面角的平面角
范围
[0°,180°]
规定
二面角的大小可以用它的 平面角 来度量,二面角的平面角是多少度,就说这个二面角是多少度.平面角是 直角 的二面角叫作直二面角
【想一想】
二面角与平面几何中的角有什么区别?
提示:平面几何中的角是从一点出发的两条射线组成的图形;二面角是从一条直线出发的两个半平面所组成的图形.
知识点二 平面与平面垂直的判定定理
1.平面与平面垂直的定义:一般地,如果两个平面所成的二面角是 直二面角 ,那么就说这两个平面 互相垂直 .
2.平面垂直的画法:两个互相垂直的平面通常画成如图①,②所示.
此时,把直立平面的竖边画成与水平平面的横边垂直,平面α与β垂直,记作 α⊥β .
3.平面与平面垂直的判定定理
文字语言
如果一个平面过另一个平面的垂线,那么这两个平面垂直
图形语言
符号语言
l⊥α,l⊂β⇒α⊥β
提醒 判定定理的关键词是“过另一个平面的垂线”,所以应用的关键是在平面内寻找另一个面的垂线.
知识点三 平面与平面垂直的性质定理
文字语言
两个平面 垂直 ,如果一个 平面内 有一条直线垂直于这两个平面的 交线 ,那么这条直线与另一个平面 垂直
图形语言
符号语言
α⊥β,α∩β=l,a⊂α, a⊥l ⇒a⊥β
提醒 对面面垂直的性质定理的再理解:①定理成立的条件有三个:(ⅰ)两个平面互相垂直;(ⅱ)直线在其中一个平面内;(ⅲ)直线与两平面的交线垂直;②定理的实质是由面面垂直得线面垂直,故可用来证明线面垂直;③已知面面垂直时,可以利用此定理转化为线面垂直,再转化为线线垂直.
【想一想】
如果两个平面垂直,那么垂直于交线的直线必垂直于其中一个平面.这种说法正确吗?
提示:不正确.当垂直于交线的直线不落在两个互相垂直平面其中之一时,该直线可能与两个平面都不垂直.
1.在二面角α-l-β的棱l上任取一点O,若∠AOB是二面角α-l-β的平面角,则必须具有的条件是( )
A.AO⊥BO,AO⊂α,BO⊂β
B.AO⊥l,BO⊥l
C.AB⊥l,AO⊂α,BO⊂β
D.AO⊥l,BO⊥l,且AO⊂α,BO⊂β
答案:D
2.若平面α⊥平面β,平面β⊥平面γ,则( )
A.α∥γ
B.α⊥γ
C.α与γ相交但不垂直
D.以上都有可能
解析:D 在正方体中,相邻两侧面都与底面垂直;相对的两侧面都与底面垂直;一侧面和一对角面都与底面垂直,故选D.
3.如图,在正方体ABCD-A1B1C1D1所有经过四个顶点的平面中,垂直于平面ABC1D1的平面有 平面A1B1CD,平面BCC1B1,平面ADD1A1 .
解析:连接B1C,A1D(图略),在正方体ABCD-A1B1C1D1中有AB⊥平面BCC1B1,又AB⊂平面ABC1D1,所以平面ABC1D1⊥平面BCC1B1,同理有平面ABC1D1⊥平面ADD1A1,又BC1⊥B1C,BC1⊂平面ABC1D1,B1C⊂平面A1B1CD,所以平面ABC1D1⊥平面A1B1CD.
题型一
求二面角的大小
【例1】 (链接教科书第192页例3)如图,四边形ABCD是正方形,PA⊥平面ABCD,且PA=AB.
(1)求二面角A-PD-C的大小;
(2)求二面角B-PA-C的大小.
解:(1)∵PA⊥平面ABCD,∴PA⊥CD.
又四边形ABCD为正方形,∴CD⊥AD.
∵PA∩AD=A,PA,AD⊂平面PAD,∴CD⊥平面PAD.
又CD⊂平面PCD,∴平面PAD⊥平面PCD.
∴二面角A-PD-C的大小为90°.
(2)∵PA⊥平面ABCD,∴AB⊥PA,AC⊥PA.
∴∠BAC为二面角B-PA-C的平面角.
又四边形ABCD为正方形,∴∠BAC=45°.
即二面角B-PA-C的大小为45°.
通性通法
求二面角大小的步骤
简称为“一作二证三求”.
提醒 作平面角时,要清楚二面角的平面角的大小与顶点在棱上的位置无关,通常可根据需要,选择特殊点做平面角的顶点.
【跟踪训练】
1.(2024·无锡质检)在正四面体A-BCD中,二面角A-CD-B的平面角的余弦值为( )
A. B.
C. D.
解析:B 由A-BCD为正四面体,取CD的中点E,连接AE,BE(如图),则AE⊥CD,BE⊥CD,AE∩BE=E,∴CD⊥平面ABE,∠AEB为二面角A-CD-B的平面角,设正四面体的棱长为1,则AE=BE=,AB=1,在△ABE中,作AH⊥BE于H,则cos∠AEB=,由AB2-BH2=AE2-HE2且BH=BE-HE,可得HE=,∴cos∠AEB=.故选B.
2.(多选)从空间一点P向二面角α-l-β的两个面α,β分别作垂线PE,PF,E,F为垂足,若∠EPF=60°,则二面角α-l-β的平面角的大小可能是( )
A.30° B.60°
C.90° D.120°
解析:BD 如图所示,过PE,PF作一个平面γ与二面角α-l-β的棱l交于点O,连接OE,OF.因为PE⊥α,PF⊥β,所以PE⊥l,PF⊥l,又PE∩PF=P,所以l⊥平面γ,所以l⊥OE,l⊥OF,则∠EOF为二面角α-l-β的平面角,它与∠EPF相等或互补,故二面角α-l-β的平面角的大小为60°或120°,故选B、D.
题型二
平面与平面垂直的判定定理的应用
【例2】 (链接教科书第193页例4)如图所示,在四面体A-BCS中,已知∠BSC=90°,∠BSA=∠CSA=60°,又SA=SB=SC.求证:平面ABC⊥平面SBC.
证明:法一(利用定义证明) 因为∠BSA=∠CSA=60°,SA=SB=SC,
所以△ASB和△ASC是等边三角形,
则有SA=SB=SC=AB=AC,令其值为a,
则△ABC和△SBC为共底边BC的等腰三角形.
取BC的中点D,如图所示,
连接AD,SD,则AD⊥BC,SD⊥BC,
所以∠ADS为二面角A-BC-S的平面角.
在Rt△BSC中,因为SB=SC=a,
所以SD=a,BD==a.
在Rt△ABD中,AD=a,
在△ADS中,因为SD2+AD2=SA2,
所以∠ADS=90°,即二面角A-BC-S为直二面角,
故平面ABC⊥平面SBC.
法二(利用判定定理) 因为SA=SB=SC,且∠BSA=∠CSA=60°,
所以SA=AB=AC,
所以点A在平面SBC上的射影为△SBC的外心.
因为△SBC为直角三角形,
所以点A在△SBC上的射影D为斜边BC的中点,
所以AD⊥平面SBC.
又因为AD⊂平面ABC,所以平面ABC⊥平面SBC.
通性通法
证明面面垂直常用的方法
(1)定义法:即说明两个半平面所成的二面角是直二面角;
(2)判定定理法:在其中一个平面内寻找一条直线与另一个平面垂直,即把问题转化为“线面垂直”;
(3)性质法:两个平行平面中的一个垂直于第三个平面,则另一个也垂直于此平面.
【跟踪训练】
如图所示,三棱柱ABC-A1B1C1中,侧棱垂直于底面,∠ACB=90°,AA1=2AC,D是棱AA1的中点.求证:平面BDC1⊥平面BDC.
证明:由题设知BC⊥CC1,BC⊥AC,CC1∩AC=C,CC1,AC⊂平面ACC1A1,
∴BC⊥平面ACC1A1.
又∵DC1⊂平面ACC1A1,∴DC1⊥BC.
由题设知∠A1DC1=∠ADC=45°,
∴∠CDC1=90°,即DC1⊥DC.
又∵DC∩BC=C,DC,BC⊂平面BDC,
∴DC1⊥平面BDC,
∵DC1⊂平面BDC1,
∴平面BDC1⊥平面BDC.
题型三
平面与平面垂直的性质定理的应用
【例3】 如图所示,在四棱锥P-ABCD中,四边形ABCD是边长为a的菱形,且∠DAB=60°.侧面PAD为正三角形,其所在平面垂直于底面ABCD,G为AD边的中点.
(1)求证:BG⊥平面PAD;
(2)求证:AD⊥PB.
证明:(1)连接PG(图略),∵△PAD为正三角形,且点G为AD边的中点,∴PG⊥AD.
又平面PAD⊥平面ABCD且交线为AD,PG⊂平面PAD,∴PG⊥平面ABCD.
∵BG⊂平面ABCD,∴PG⊥BG.
又四边形ABCD是菱形,且∠DAB=60°,连接BD(图略),则△ABD是正三角形,∴BG⊥AD.
又AD∩PG=G,且AD⊂平面PAD,PG⊂平面PAD,∴BG⊥平面PAD.
(2)由(1)可知BG⊥AD,PG⊥AD.
又BG,PG为平面PBG内两条相交直线,∴AD⊥平面PBG.
∵PB⊂平面PBG,∴AD⊥PB.
通性通法
1.在应用面面垂直的性质定理时,若没有与交线垂直的直线,一般需作辅助线,基本作法是过其中一个平面内一点作交线的垂线,这样就把面面垂直转化为线面垂直,进而转化为线线垂直.
2.面面垂直的性质定理等价于:如果两个平面互相垂直,则过一个平面内一点垂直于另一个平面的直线在这个平面内.
【跟踪训练】
如图所示,AE⊥平面ABC,平面BCD⊥平面ABC,BD=CD.则AE 平行 平面BCD.
解析:如图所示,取BC的中点M,连接DM,因为BD=CD,所以DM⊥BC.又因为平面BCD⊥平面ABC,平面BCD∩平面ABC=BC,所以DM⊥平面ABC,又AE⊥平面ABC,所以AE∥DM.又因为AE⊄平面BCD,DM⊂平面BCD,所以AE∥平面BCD.
1.在正方体ABCD-A'B'C'D'中,二面角D'-AB-C的大小是( )
A.30° B.45°
C.60° D.90°
解析:B 如图,连接AD',则∠DAD'即为二面角D'-AB-C的平面角.故选B.
2.(多选)已知P是△ABC所在平面外一点,PA⊥AB, PA⊥AC, AB⊥AC,则下列关系中正确的有( )
A.平面PAB⊥平面ABC
B.平面PAC⊥平面ABC
C.平面PAB⊥平面PAC
D.平面PBC⊥平面ABC
解析:ABC 对于A,因为PA⊥AB,PA⊥AC, AB∩AC=A,又AB⊂平面ABC,AC⊂平面ABC,所以PA⊥平面ABC,又PA⊂平面PAB,所以平面PAB⊥平面ABC,故A正确;对于B,PA⊥平面ABC,又PA⊂平面PAC,所以平面PAC⊥平面ABC,故B正确;对于C,因为AB⊥PA,AB⊥AC, PA∩AC=A,又PA⊂平面PAC,AC⊂平面PAC,所以AB⊥平面PAC,又AB⊂平面PAB,所以平面PAB⊥平面PAC,故C正确;对于D,假设平面PBC⊥平面ABC,过点P作平面ABC的垂线,垂足为D,则D∈BC,又PA⊥平面ABC,所以点A与点D重合,则A,B,C三点共线,与△ABC矛盾,故D错误.故选A、B、C.
3.如图所示,平面α⊥平面β,在α与β交线上取线段AB=4,AC,BD分别在平面α和β内,AC⊥AB,BD⊥AB,AC=3,BD=12,则CD= 13 .
解析:连接BC.如图所示.因为BD⊥AB,α⊥β,α∩β=AB,所以BD⊥α.因为BC⊂α,所以BD⊥BC,所以△CBD是直角三角形.在Rt△BAC中,BC==5.在Rt△CBD中,CD==13.
4.如图所示,四边形ABCD是平行四边形,直线SC⊥平面ABCD,E是SA的中点,求证:平面EDB⊥平面ABCD.
证明:如图所示,连接AC交BD于点F,连接EF, 所以EF是△SAC的中位线,所以EF∥SC.
因为SC⊥平面ABCD,所以EF⊥平面ABCD.
又EF⊂平面EDB,所以平面EDB⊥平面ABCD.
1.设m,n是两条不同的直线,α,β是两个不同的平面.下列命题中正确的是( )
A.若m⊥n,n∥α,则m⊥α
B.若m∥β,β⊥α,则m⊥α
C.若m⊥β,n⊥β,n⊥α,则m⊥α
D.若m⊥n,n⊥β,β⊥α,则m⊥α
解析:C A中,由m⊥n,n∥α可得m∥α、m与α相交或m⊂α,故A错误;B中,由m∥β,β⊥α可得m∥α、m与α相交或m⊂α,故B错误;C中,由m⊥β,n⊥β可得m∥n,又n⊥α,所以m⊥α,故C正确;D中,由m⊥n,n⊥β,β⊥α可得m∥α、m与α相交或m⊂α,故D错误.故选C.
2.若一个二面角的两个半平面分别垂直于另一个二面角的两个半平面,那么这两个二面角( )
A.相等 B.互补
C.相等或互补 D.关系无法确定
解析:D 如图所示,平面EFDG⊥平面ABC,当平面HDG绕DG转动时,平面HDG始终与平面BCD垂直,因为二面角H-DG-F的大小不确定,所以两个二面角的大小关系不确定.
3.如图,在斜三棱柱ABC-A1B1C1中,∠BAC=90°,BC1⊥AC,则点C1在底面ABC上的射影点H必在( )
A.直线AB上 B.直线BC上
C.直线AC上 D.△ABC内部
解析:A 连接AC1(图略).∵AC⊥AB,AC⊥BC1,AB∩BC1=B,AB,BC1⊂平面ABC1,∴AC⊥平面ABC1.又∵AC⊂平面ABC,∴平面ABC1⊥平面ABC,∴点C1在平面ABC上的射影点H必在平面ABC1与平面ABC的交线AB上,故选A.
4.如图,三棱台ABC-A1B1C1的下底面是正三角形,AB⊥BB1,B1C1⊥BB1,则二面角A-BB1-C的大小是( )
A.90° B.60°
C.45° D.30°
解析:B 在三棱台ABC-A1B1C1中,B1C1∥BC,且B1C1⊥BB1,则BC⊥BB1.又AB⊥BB1,且AB∩BC=B,所以B1B⊥平面ABC.所以∠ABC为二面角A-BB1-C的平面角.因为△ABC为等边三角形,所以∠ABC=60°.故选B.
5.(多选)已知α,β是两个不同的平面,l是一条直线,则下列命题中正确的是( )
A.若α∥β,l∥β,则l∥α B.若l⊥α,l⊥β,则α∥β
C.若l⊥α,l∥β,则α⊥β D.若α⊥β,l∥β,则l⊥α
解析:BC 对于A,若α∥β,l∥β,则l∥α或l⊂α,故A不正确;对于B,若l⊥α,l⊥β,则α∥β,故B正确;对于C,如图,若l⊥α,l∥β,过l的平面γ与β相交,设交线为m,∵l∥β,l⊂γ,β∩γ=m,则l∥m,∵l⊥α,则m⊥α,∵m⊂β,故α⊥β,故C正确;对于D,若α⊥β,l∥β,则l与α不一定垂直,故D不正确.故选B、C.
6.(多选)如图,在正四面体A-BCD中,E,F,G分别是BC,CD,DB的中点,下面四个结论中正确的是( )
A.BC∥平面AGF B.EG⊥平面ABF
C.平面AEF⊥平面ACD D.平面ABF⊥平面BCD
解析:ABD ∵F,G分别是CD,DB的中点,∴GF∥BC,则BC∥平面AGF,故A正确;∵E,F,G分别是BC,CD,DB的中点,∴CD⊥AF,CD⊥BF,即CD⊥平面ABF,∵EG∥CD,∴EG⊥平面ABF,故B正确;∵CD⊥平面ABF,CD⊂平面BCD,∴平面ABF⊥平面BCD,故D正确;对于选项C,假设平面AEF⊥平面ACD,由平面AEF∩平面ACD=AF,CD⊂平面ACD,CD⊥AF,∴CD⊥平面AEF,CD⊥EF,与CD,EF夹角为60°矛盾,故C错误.故选A、B、D.
7.如图,三棱锥P-ABC中,PA⊥平面ABC,∠BAC=90°,则二面角B-PA-C的大小为 90° .
解析:∵PA⊥平面ABC,∴PA⊥AB,PA⊥AC,∴∠BAC就是二面角B-PA-C的平面角,又∠BAC=90°,∴二面角B-PA-C的大小为90°.
8.(2024·徐州月考)如图,A,B,C,D为空间四点,在△ABC中,AB=2,AC=BC=,等边三角形ADB以AB为轴运动.当平面ADB⊥平面ABC时,CD= 2 .
解析:如图,取AB的中点E,连接DE,CE.因为△ADB是等边三角形,所以DE⊥AB.当平面ADB⊥平面ABC时,因为平面ADB∩平面ABC=AB,所以DE⊥平面ABC.所以DE⊥CE.由已知可得DE=,EC=1.在Rt△DEC中,CD==2.
9.如图,平面α⊥平面β,A∈α,B∈β,AB与两平面α,β所成的角分别为和.过A,B分别作两平面交线的垂线,垂足为A',B',则= 2 .
解析:由已知条件可知∠BAB'=,∠ABA'=,设AB=2a,则BB'=2asin=a,A'B=2acos=a,∴在Rt△BB'A'中,得A'B'=a,∴AB∶A'B'=2.
10.(2024·宿迁月考)如图,四棱柱ABCD-A1B1C1D1的底面是直角梯形,BC∥AD,AB⊥AD,AD=2BC=2,四边形ABB1A1和四边形ADD1A1均为正方形.
(1)求证:平面ABB1A1⊥平面ABCD;
(2)求二面角B1-CD-A的余弦值.
解:(1)证明:因为四边形ABB1A1和四边形ADD1A1均为正方形,
所以AA1⊥AD,AA1⊥AB.
又AD∩AB=A,AD,AB⊂平面ABCD,
所以AA1⊥平面ABCD.
因为AA1⊂平面ABB1A1,
所以平面ABB1A1⊥平面ABCD.
(2)过点B作BH⊥CD于点H,连接B1H(图略).
由(1)知BB1⊥平面ABCD,则BB1⊥CD,
又BH∩BB1=B,BH,BB1⊂平面BB1H,
所以CD⊥平面BB1H,
所以B1H⊥CD,
所以∠BHB1为二面角B1-CD-A的平面角.
由等面积法可得 BH=1×2,即BH=,
所以B1H==,
故cos∠BHB1==.
11.如图所示,三棱锥P-ABC的底面在平面α内,且AC⊥PC,平面PAC⊥平面PBC,点P,A,B是定点,则动点C的轨迹是( )
A.一条线段
B.一条直线
C.一个圆
D.一个圆,但要去掉两个点
解析:D 因为平面PAC⊥平面PBC,AC⊥PC,平面PAC∩平面PBC=PC,AC⊂平面PAC,所以AC⊥平面PBC.又因为BC⊂平面PBC,所以AC⊥BC,所以∠ACB=90°.所以动点C的轨迹是以AB为直径的圆,除去A和B两点.故选D.
12.如图,已知六棱锥P-ABCDEF的底面是正六边形,PA⊥平面ABC,PA=2AB,则下列结论中正确的是( )
A.PB⊥AD B.平面PAB⊥平面PBC
C.直线BC∥平面PAE D.直线PD与平面ABC所成的角为45°
解析:D 若PB⊥AD,则AD⊥AB,但AD与AB成60°角,A错误;平面PAB与平面ABD垂直,所以平面PAB一定不与平面PBC垂直,B错误;BC与AE是相交直线,所以BC一定不与平面PAE平行,C错误;直线PD与平面ABC所成角为∠PDA,在Rt△PAD中,AD=PA,∴∠PDA=45°,D正确.
13.如图所示,在长方形ABCD中,AB=2,BC=1,E为DC的中点,F为线段EC(端点除外)上一动点.现将△AFD沿AF折起,使平面ABD⊥平面ABC.在平面ABD内过点D作DK⊥AB,K为垂足.设AK=t,则t的取值范围是 .
解析:如图所示,过D作DG⊥AF,垂足为G,连接GK,∵平面ABD⊥平面ABC,DK⊥AB,∴DK⊥平面ABC,∴DK⊥AF.又DG⊥AF,∴AF⊥平面DKG,∴AF⊥GK.容易得到,当F接近E点时,K接近AB的中点,当F接近C点时,K接近靠近A的AB的四等分点.∴t的取值范围是.
14.如图,平面PAB⊥平面ABC,平面PAC⊥平面ABC,AE⊥平面PBC,点E为垂足.
(1)求证:PA⊥平面ABC;
(2)当点E为△PBC的垂心时,求证:△ABC是直角三角形.
证明:(1)如图,在平面ABC内取一点D,
作DF⊥AC于点F.
∵平面PAC⊥平面ABC,且交线为AC,
∴DF⊥平面PAC.
∵PA⊂平面PAC,∴DF⊥PA.
作DG⊥AB于点G,同理可证DG⊥PA.
∵DG,DF都在平面ABC内,且DG∩DF=D,
∴PA⊥平面ABC.
(2)如图,连接BE并延长交PC于点H.
∵点E是△PBC的垂心,
∴PC⊥BE.
又AE⊥平面PBC,PC⊂平面PBC,
∴PC⊥AE.
∵AE∩BE=E,∴PC⊥平面ABE.
又AB⊂平面ABE,∴PC⊥AB.
由(1)知PA⊥平面ABC,又AB⊂平面ABC,∴PA⊥AB.
∵PA∩PC=P,PA,PC⊂平面PAC,∴AB⊥平面PAC.
又AC⊂平面PAC,∴AB⊥AC,即△ABC是直角三角形.
15.(2024·镇江质检)如图①,在矩形ABCD中,AD=1,AB=3,M为CD上一点,且CM=2MD.将△ADM沿AM折起,使得平面ADM⊥平面ABCM,如图②,E是线段AM的中点.
(1)求证:平面BDE⊥平面ABCM;
(2)过B点是否存在一条直线l,同时满足以下两个条件;
(ⅰ)l⊂平面ABCM;(ⅱ)l⊥AD?请说明理由.
解:(1)证明:由已知DA=DM,E是AM的中点,
∴DE⊥AM.
∵平面ADM⊥平面ABCM,
平面ADM∩平面ABCM=AM,
DE⊂平面ADM,
∴DE⊥平面ABCM.
∵DE⊂平面BDE,
∴平面BDE⊥平面ABCM.
(2)过B点存在一条直线l,同时满足以下两个条件:
(ⅰ)l⊂平面ABCM;(ⅱ)l⊥AD.理由:
在平面ABCM中,过点B作直线l,使l⊥AM,
∵平面ADM⊥平面ABCM,
平面ABCM∩平面ADM=AM,l⊂平面ABCM,
∴l⊥平面ADM.
∵AD⊂平面ADM,∴l⊥AD.
故存在满足题意的直线l.
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