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正方形ABCD和矩形ACEF所在的平面互相垂直,AB=,AF=1,M是EF的中点...

正方形ABCD和矩形ACEF所在的平面互相垂直,AB=manfen5.com 满分网,AF=1,M是EF的中点.
(Ⅰ)求证:AM∥平面BDE;
(Ⅱ)求证:AM⊥平面BDF;
(Ⅲ)在线段CA上是否存在点P,使直线PF与CD所成的角为60°.若存在请确定点P位置,若不存在,请说明理由.

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(Ⅰ)设底面对角线的交点为O,连接E、O,根据M为EF的中点,四边形ACEF为矩形则EM∥AO且EM=AO,从而AM∥OE,又OE在平面BDE面内,AM在平面BDE面外,满足线面平行的判定定理所需条件,从而证得结论; (Ⅱ)一点C为坐标原点,分别以CD、CB、CE为x轴、y轴、z轴建立空间直角坐标系,求出向量,,,根据•=0,=0可得AM⊥BD,AM⊥DF,而BD∩DF=D,根据线面垂直的判定定理可证得AM⊥平面BDF; (Ⅲ)设P(x,y,z),=t (0≤t≤1),求出,,根据直线PF与CD所成的角为60°建立等式求出t的值,从而确定点P的位置. (Ⅰ)证明:设底面对角线的交点为O,连接E、O. …(1分) ∵M为EF的中点,四边形ACEF为矩形 ∴EM∥AO且EM=AO ∴AM∥OE         …(2分) 又OE在平面BDE面内,AM在平面BDE面外          …(3分) ∴AM∥平面BDE.  …(4分) (Ⅱ)证明:建立如图所示的坐标系C-xyz A(,,0),M(,,1),B(0,,0),D(,0,0),F(,,1), =(-,-,1),=(,-,0),=(0,,1), ∵•=0,=0 ∴AM⊥BD,AM⊥DF  …(6分) 又∵BD∩DF=D        …(7分) ∴AM⊥平面BDF       …(8分) (Ⅲ)证:设P(x,y,z),则C(0,0,0),A(,,0),D(,0,0),F(,,1), 设=t (0≤t≤1)即 (x,y,z)=t(,,0)=(t,t,0) ∴P(t,t,0)…(10分) ∴=(-,-,1),=(,0,0), ∴cos<,>=  (0≤t≤1) ∴t=或t=(舍) ∴ ∴P为线段AC的中点     …(12分)
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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