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如图,长方体ABCD-A1B1C1D1中,AB=AD=1,AA1=2,点P为DD1的中点.求证:

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:数学作业 时间:2024/11/08 03:44:53
如图,长方体ABCD-A1B1C1D1中,AB=AD=1,AA1=2,点P为DD1的中点.求证:

(1)直线BD1∥平面PAC;
(2)平面BDD1⊥平面PAC;
(3)直线PB1⊥平面PAC.
证明:(1)连结BD,AC交于O,连结OP,
∵四边形ABCD为平行四边形,
∴OD=OB,
∵P为DD1的中点,
∴OP∥BD1
∵OP⊂平面PAC,BD1⊄平面PAC,
∴BD1∥平面PAC.
(2)∵AB=AD,O为BD的中点,
∴AC⊥BD,
∵DD1⊥平面ABCD,BD⊂平面ABCD,
∴DD1⊥BD,
∵DD1∩DB=D,DD1⊂平面BDD1,DB⊂平面BDD1
∴AC⊥平面BDD1
∵AC⊂平面APC,
∴平面BDD1⊥平面PAC;
(3)连结C1P,B1C,
在Rt△DC1P中,PC1=
1+1=
2
在Rt△B1C1P中,PB1=
P
C21+B1
C21=
3,
在Rt△B1C1C中,B1C=
4+1=
5,
∴B1C2=B1P2+CP2
∴∠CPB1=90°,即PB1⊥PC,
∵AC⊥平面BDD1,PB1⊂平面BDD1
∴AC⊥PB1
∵AC∩PC=C,AC⊂平面PAC,PC⊂平面PAC,
∴PB1⊥平面PAC.