如图所示,已知四边形aABCD为矩形,BC⊥平面ABE,F为CE上的点.且BF垂直平面ACE

kuaidi.ping-jia.net  作者:佚名   更新日期:2024-07-05
(2008?惠州模拟)如图,四边形ABCD为矩形,平面ABCD⊥平面ABE,BE=BC,F为CE上的一点,且BF⊥平面ACE.

(1)证明:∵平面ABCD⊥平面ABE,平面ABCD∩平面ABE=AB,AD⊥AB,∴AD⊥平面ABE,AD⊥AE.∵AD∥BC,则BC⊥AE.(3分)又BF⊥平面ACE,则BF⊥AE.∵BC∩BF=B,∴AE⊥平面BCE,∴AE⊥BE.(7分)(2)设AC∩BD=G,连接FG,易知G是AC的中点,∵BF⊥平面ACE,则BF⊥CE.而BC=BE,∴F是EC中点.(10分)在△ACE中,FG∥AE,∵AE?平面BFD,FG?平面BFD,∴AE∥平面BFD.(14分)

(1)取AC中点P,连结PM,PN
则PM,PN均为中位线
PM平行于BC平行于AD,PN平行于AE
所以平面PMN平行于平面DAE
所以MN平行于平面DAE

(2)BF⊥平面AEC
所以AE⊥BF
BC⊥平面ABE
所以AE⊥BC
所以AE⊥平面BEC
所以AE⊥BE

空间内,4个角都是直角的四边形确实是矩形!
因为“4个角都是直角的空间四边形”不存在!证明如下(反证法)

证明:假设存在一空间四边形 ABCD ,∠A=∠B=∠C=∠D=90度。连结 BD,AC。那么 BD,AC 必为异面直线。 设 AB=a,BC=b,CD=c,DA=d,AC=e,BD=f,
由勾股定理,有 a^2+d^2=b^2+c^2=f^2,a^2+b^2=c^2+d^2=e^2,
则 2×f^2=a^2+b^2+c^2+d^2=2×e^2 , 于是 e=f 。
设 BD 中点为 P ,连结 PA,PC,则 PA,PC 分别是直角三角形 △BAD、△BCD 斜边上的中线,那么 PA+PC=f/2+f/2=f=e=AC,于是 A、P、C共线,即 BD,AC 交于 P,与题设“BD,AC 必为异面直线”矛盾。所以,题设中的空间四边形并不存在(只存在平面四边形)。
因此,4个角都是直角的四边形只能是矩形。

如果楼主没有学过“异面直线”,也可以直接证明此题:证明 A、P、C 共线即可
(由三角形三边关系:若 两边之和等于第三边,则构不成三角形)。

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