4.(1)证明 因为F,G分别为PB,BE的中点,所以FG∥PE. 又FG?平面PDE,PE?平面PDE, 所以FG∥平面PDE.
(2)证明 因为EA⊥平面ABCD,CB?平面ABCD,所以EA⊥CB.
又CB⊥AB,AB∩AE=A,所以CB⊥平面ABE.由已知F,H分别为线段PB,PC的中点,所以FH∥BC,则FH⊥平面ABE. 又FH?平面FGH, 所以平面FGH⊥平面ABE.
(3)解 在线段PC上存在一点M,使PB⊥平面EFM. 证明如下:
如图,在PC上取一点M,连接EF,EM,FM. 在Rt△AEB中,
因为AE=1,AB=2,所以BE=5. 在直角梯形EADP中, 因为AE=1,AD=PD=2, 所以PE=5,所以PE=BE. 又F为PB的中点,所以EF⊥PB. 要使PB⊥平面EFM,只需使PB⊥FM. 因为EA⊥CB,PD∥AE,所以PD⊥CB, 又CB⊥CD,PD∩CD=D,
PD,CD?平面PCD,
所以CB⊥平面PCD,
而PC?平面PCD,所以CB⊥PC. 若PB⊥FM,则△PFM∽△PCB, 可得PMPB=PFPC.
由已知可求得PB=23,PF=3,PC=22, 所以PM=32
2
. 9
32
故在线段PC上存在一点M,当PM=时,使得PB⊥平面EFM.
2
10
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