在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是矩形,PA垂直底面ABCD,E、F是PC、AB的中点,AP=AD 求证EF垂直平面

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  • 证明:

    先证明EF⊥PC,再证明EF⊥PD.

    1) 连结PF,FC.

    ∵PA⊥面ABCD,ABCD是矩形

    ∴∠PAF=∠FBC=90°

    ∵F是AB中点,PA=AD

    ∴FA=FB,PA=BC

    在△FAP和△FBC内根据勾股定理,知道FP = √(FA^2 + AP^2) = √(FB^2 + BC^2) = FC.

    因此F在PC的垂直平分线上.

    又因为E是PC中点

    所以EF是PC的垂直平分线,EF⊥PC.

    2) 取PD的中点G,连结EG,GA.

    ∵E和G分别是PC和PD的中点

    ∴EG是△PCD的中位线

    ∴EG//CD//AB,EG=CD/2=AB/2

    ∴EG与AF平行且相等,AFEG是平行四边形.

    ∴EF//AG.

    然而△APD是等腰直角三角形,G为斜边中点

    ∴AG⊥PD.

    ∴EF⊥PD.

    由于EF⊥PC,EF⊥PD,PC和PD同属于平面PCD且交于点P,所以EF⊥平面PCD.