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答对加20.正四面体P-ABC中,D,E,F分别为PA,PB,AC中点,求证DE⊥DF.

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:数学作业 时间:2024/05/17 14:50:00
答对加20.正四面体P-ABC中,D,E,F分别为PA,PB,AC中点,求证DE⊥DF.
作PH⊥平面ABC,
∵PA=PB=PC,
∴AH=NH=CH,
H是△ABC中心(外、垂心),
连结CH交AB于M,
则CM⊥AB,
根据三垂线定理,
PC⊥AB,
∵D,E,F分别为PA,PB,AC中点,
∴DF、DE分别是△APC和△PAB中位线,
∴DF//PC,DE//AB,
∴DE⊥DF.
也可以计算出线段长,设棱长为1,DE=1/2,DF=1/2,△PFB是等腰△,EF⊥PB,BF=√3/2,BE=1/2,
用勾股定理算出EF=√2/2,
DE^2+DF^2=1/2,
EF^2=1/2,
根据勾股定理逆定理可知△DEF是等腰RT△,
∴DE⊥DF.
再问: 很好,谢谢, 可以用矢量解吗?已追加悬赏,非你莫属.
再答: 可以,PH是平面ABC的法向量,则PH⊥AB, 向量AB⊥PH,向量AB⊥CM,则向量AB是平面PMC的法向量, ∵PC∈平面PMC, ∴向量AB⊥PC, 而向量DF//PC,向量DE//AB, ∴向量DE⊥DF。
再问: 有些题目用矢量计算很方便,但该题似乎并没有明显区别.
再答: 有时束手无策时,特别是二面角是钝角,投影在平面外时,建立空间坐标系有很大优势,本题建系要确立各点坐标反而更复杂,大可不必。