【文档说明】高考数学备考冲刺140分问题30转化与化归思想解决立体几何中的探索性问题(含解析).doc，共(32)页，1.690 MB，由MTyang资料小铺上传

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问题30转化与化归思想解决立体几何中的探索性问题一、考情分析立体几何中的探究性问题既能够考查学生的空间想象力，又可以考查学生的意志力和探究意识，逐步成为近几年高考命题的热点和今后命题的趋势之一，探究性问

题主要有两类：一是推理型，即探究空间中的平行与垂直关系，可以利用空间线面关系的判定与性质定理进行推理探究；二是计算型，即对几何体中的空间角与距离、几何体的体积等计算型问题的有关探究，此类问题多通过求角、求距离、体积等的基本方法把这些探究性问题转化

为关于某个参数的方程，根据方程解的存在性来解决.二、经验分享1.对命题条件的探索常采用以下三种方法：(1)先猜后证，即先观察与尝试给出条件再给出证明.(2)先通过命题成立的必要条件探索出命题成立的条件，

再证明充分性.(2)把几何问题转化为代数问题，探索出命题成立的条件.2.对于存在判断型问题，解题的策略一般为先假设存在，然后转化为“封闭型”问题求解判断，若不出现矛盾，则肯定存在；若出现矛盾，则否定存在.这是一种

最常用也是最基本的方法对命题结论的探索，常从条件出发，探索出要求的结论是什么，另外还有探索的结论是否存在.求解时，常假设结论存在，再寻找与条件相容还是矛盾的结论.3.解决立体几何中的探索性问题的步骤：第一步：写出探求的最后结论；第二步：证明探求结论的正确性；第三步：给出明确答案；第四步：反思回顾

，查看关键点、易错点和答题规范．三、题型分析(一)空间线面关系的探索性问题1.空间平行关系的探索性问题【例1】如图，在正三棱柱ABC－A1B1C1中，点D在边BC上，AD⊥C1D．（1）求证：AD⊥平面BCC1B1；（2）设在棱11BC上是否存在点E，使得A1E∥平面A

DC1？请给出证明．【分析】（1）利用正棱柱的性质——侧棱与底面垂直，得到1CC面ABC，从而1CCAD，然后结合已知即可得证；（2）根据正三棱柱的性质即可判断点的存在性，当E为棱11BC的中点时，有1//AEAD，从而可证A1E∥平面ADC1.【解析】（1）

在正三棱柱中，CC1⊥平面ABC，AD平面ABC，∴AD⊥CC1．又AD⊥C1D，CC1交C1D于C1，且CC1和C1D都在面BCC1B1内，∴AD⊥面BCC1B1．（2）存在点E，当点E为棱11BC的中点时，A1E∥平面ADC1.由（1），得AD⊥BC．在正三角形

ABC中，D是BC的中点．当E为B1C1的中点时，A1E∥平面ADC1．事实上，正三棱柱ABC－A1B1C1中，四边形BCC1B1是矩形，且D、E分别是BC、B1C1的中点，所以B1B∥DE，B1B=DE．又B1B∥AA1，且B1B=AA1，∴D

E∥AA1，且DE=AA1．所以四边形ADEA1为平行四边形，所以EA1∥AD．而EA1面ADC1内，故A1E∥平面ADC1．【点评】线面平行与垂直是高考考查空间线面关系证明的两个重点，此类探究性问题的求解，一定要灵活利用空间几何体的结构特征，注意其中的平行与垂直关系，如该题中正棱

柱中侧棱与底面垂直关系的应用；E为棱11BC的中点时，有1//AEAD等的灵活应用，帮助我们能够准确地判断探究性问题的结论，丙直接迅速地把握证明的思路.【小试牛刀】【湖南省怀化市2019届高三3月第一次模拟】如图，四棱锥的底面是正方形，每条侧棱的长都是底面边

长的倍，为侧棱上的点.（1）求证：；（2）若平面，求二面角的大小；（3）在（2）的条件下，侧棱上是否存在一点，使得平面.若存在，求的值；若不存在，试说明理由.【解析】（1）连交于，由题意.在正方形中，

，所以平面，得（2）由题设知，连，设交于于，由题意知平面.以为坐标原点，，，分别为轴、轴、轴正方向，建立坐标系如图.设底面边长为，则高.则，，又平面，则平面的一个法向量，平面的一个法向量，则，又二面角为锐角，则二面角为；（3）在棱上存在一点使平面.由（2）知是平面的一个法向量，且，设，则又

平面，所以，则.即当时，而不在平面内，故平面.2.空间垂直关系的探索性问题【例2】棱长为2的正方体中，E为棱11CD的中点，F为棱BC的中点.(1)求证：1AEDA；(2)求在线段1AA上是否存在点G，使AE⊥面DFG.？试证明你的结论.【分析】（1）先根据正方体的性质得到11DAAD，1DA

AB，进而证明1DA面11ABCD，故可得到结论；（2）首先根据正方体的结构特征确定点G的存在性和具体位置，然后进行证明.【解析】（1）连接1AD，1BC，由正方体的性质可知11DAAD，1DAA

B，所以1DA面11ABCD，所以1DAAE.(2)存在点G，当点G为1A点，AE⊥面DFG.证明如下：由(1)知1DAAE，取CD的中点H，连AH,EH.由DFAH,DFEH，AHEH=H，得DF平面AHE，所以DFAE

.又因为，所以AE⊥面DFA1，即AE⊥面DFG.【点评】以特殊几何体为背景的空中线面关系的探究性问题，很容易忽视几何体中的一些特殊的平行、垂直关系，导致探究性问题的结论、证明的思路受阻.如该题中（1）问需要利用棱与一组平行平面垂直的性质得到线面垂直关系，作

为证明的起点；（2）问如果忽视（1）中结论的应用，则就无法判断结果，无法进行证明.【小试牛刀】【江西省吉安市2019届期末】如图，四面体中，平面，，，．证明平面；在线段上是否存在点，使得，若存在，求的值，若不存在，请说明理由．【解

析】由题设知，，，，平面ABC，，，平面PAB．点D为PC的中点，且，使得．理由如下：在平面ABC内，过点B作，垂足为E，在平面PAC内，过点E作，交PC于点D，连结BD，由平面ABC，知，，平面DBE，平面DBE，，在中，，点E为

AC的中点，则点D为PC的中点，在中，，，，．(二)空间角的探索性问题【例3】如图，在四棱锥中平面，且，．（1）求证：ABPC；（2）在线段PD上，是否存在一点M，使得二面角的大小为45°，如果存在，求BM与平面

MAC所成角的正弦值，如果不存在，请说明理由．【分析】（1）证明线线垂直，一般利用线面垂直性质定理，即从线面垂直出发给予证明，而线面垂直的证明，需要利用线面垂直判定定理：先根据平几知识寻找线线垂直，如由等腰三角形性质得ABAC，又由条件PA平面ABCD，得线

线垂直：PAAB，这样就转化为线面垂直AB平面PAC，即得ABPC（2）研究二面角大小，一般利用空间向量比较直接：先根据题意建立恰当的直角坐标系，设立各点坐标，利用方程组求各面法向量，根据向量数量积求两法向量夹角，最后根据二面角与法向量夹角关系列方程

组，解出M点坐标，确定M点位置，再利用线面角与向量夹角互余关系求BM与平面MAC所成角的正弦值【解析】（1）证明：如图，由已知得四边形ABCD是直角梯形，由已知，可得ABC是等腰直角三角形，即ABAC，又PA平面ABCD，则PAAB，所以AB平面PAC，所以

ABPC．．．．．．．．．．．．．．4分（2）存在．法一：（猜证法）观察图形特点，点M可能是线段PD的中点，下面证明当M是线段PD的中点时，二面角的大小为45°．过点M作MNAD于N，则//MNPA，则MN平面ABCD．过点M作MGAC于G，

连接NG，则MGN是二面角的平面角，因为M是线段PD的中点，则，在四边形ABCD求得1NG，则．在三棱锥MABC中，可得，设点B到平面MAC的距离是h，，则，解得22h．在RtBMN中，可得27BM，设BM与平面MAC所成的角为，则．法二：（作图法）过点M作MNAD于N，则//

MNPA，则MN平面ABCD，过点M作MGAC于G，连接NG，则MGN是二面角的平面角．若，则NGMN，又，易求得1MN，即M是线段PD的中点．（以下同解法一）法三：（向量计算法）建立如图所示空间直角

坐标系，则．设，则M的坐标为．设,,nxyz是平面AMC的一个法向量，则00nACnAM，得，则可取．又0,0,1m是平面ACD的一个法向量，所以，此时平面AMC的一个法向量可取，BM与平面AMC所成的角为，则．【点评】空间角的探究性问题要注

意两个方面：一是空间角的正确表示，即利用直线的方向向量和平面的法向量表示空间角时要注意两者的准确转化；二是注意我们再利用方程判断存在性时，要特别注意题中的条件限制，如点在线段上等.【小试牛刀】如图，在直三棱柱中，，2ABC

，D是BC的中点．（1）求证：1//AB平面1ADC；（2）求二面角的余弦值；（3）试问线段11AB上是否存在点E，使AE与1DC成3角？若存在，确定E点位置，若不存在，说明理由．【解析】（1）证明：连结1AC，交1AC于点O，连结OD.由是直三棱柱，得四边形11ACCA为矩形，O

为1AC的中点.又D为BC中点，所以OD为1ABC中位线，所以1//ABOD，因为OD平面1ADC，1AB平面1ADC，所以1//AB平面1ADC.（2）解：由是直三棱柱，且2ABC，故两两垂直.如图建立

空间直角坐标系Bxyz.则(0,0,0)B，(2,0,0)C，(0,2,0)A，1(2,0,1)C，(1,0,0)D.所以，.设平面1ADC的法向量为(,,)nxyz，则有100nADnAC，所以，取1y，得.易知平面ADC的法向量为(0,0,1)v

.由二面角是锐角，得.所以二面角的余弦值为23.（3）解：假设存在满足条件的点E.因为E在线段11AB上，1(0,2,1)A，1(0,0,1)B，故可设(0,,1)E，其中[0,2].所以，.因为AE与1DC成3角，所以即，解得1，所以当点E为线段11AB中点时，AE与1DC成3角

.【例4】如图，直四棱柱中，侧棱12AA，底面ABCD是菱形，2AB，，P为侧棱1BB上的动点．（1）求证：1DPAC；（2）在棱1BB上是否存在点P，使得二面角的大小为120？试证明你的结论.【分析】（1）利用直四棱柱的结构特征，证明AC⊥平面BB1D1

D即可得证结论.（2）可以利用空间线面关系做出二面角的平面角，根据二面角的大小列出方程，依据方程解的情况进行判断.【解析】（1）连接BD，则AC⊥BD，∵D1D⊥底面ABCD，∴AC⊥D1D∴AC⊥平面BB1D1D，∵D1P平面BB1D1D，∴D1P⊥AC．（2）存在这样的

点P，下证明之.连接D1O，OP，∵D1A=D1C，∴D1O⊥AC，同理PO⊥AC，∴∠D1OP是二面角D1—AC—P的平面角．∴∠D1OP=120°．设，∵60°，则，∴．在111RtDBP中，．在1DOP中，由余弦定理得，即．----10分整理得，解得13x或5

x（舍）．∴棱1BB上是否存在点P，使得二面角的大小为120，此时13BP．【点评】空间线面关系、空间角的探究问往往与空间线面关系的证明、空间角与距离的求解相结合综合命题，解决此类探究性问题可从两个角度解决，一是直接利用传统的几何方法进行逻辑推理，必须熟练掌

握特殊几何体的结构特征，注意平行与垂直关系的利用；二是直接利用向量法，此种方法简单直接，但也存在这很多易错易混的问题，特别是直线的方向向量与平面的法向量之间的运算与空间线面关系、空间角之间的正确转化是一个易错点.要熟记结论，灵活运用几何

体的结构特征进行判断，准确进行两类关系之间的转化.【小试牛刀】在四棱锥中PABCD，底面ABCD是正方形，侧面PAD底面ABCD，且，分别为PCBD、的中点.（1）求证：//EF平面PAD；（2）在线段AB上是否存在点G，使得二面角CPDG的余弦值为33，若存在，

请求出点G的位置；若不存在，请说明理由.【答案】（1）证明见解析；（2）存在，G为AB的中点.【解析】（1）证明：连接AC，由正方形性质可知，AC与BD相交于点F，所以，在PAC中，//EFPA．又PA平面,PADEF平面PAD．所以//EF平面PAD．（2）取AD

的中点O，连接,OPOF，AF1ABC1B1Cxyz因为PAPD，所以POAD，又因为侧面PAD底面ABCD，交线为AD，所以PO平面ABCD，以O为原点，分别以射线,OAOF和OP为x轴，y轴和z轴建立空间直角坐标系，Oxyz，不妨设2AD．

则有，假设在AB上存在点，则．因为侧面PAD底面ABCD，交线为AD，且底面是正方形，所以CD平面PAD，则CDPA，由得PDPA，所以PAPDC，即平面PDC的一个法向量为．设平面PDG的法向理为,,nxyz，由00PDnDGn即020xzxa

，亦即2zxxya，可取．所以．解得1,1aa（舍去）．所以线段AB上存在点G，且G为AB的中点，使得二面角CPDG的余弦值为33．（三）空间距离的探索性问题【例5】如图，已知AB平面是等腰直角三角形，其中2EBC，且.(1)在线段BE上是否存在一点F，使

//CF平面ADE?(2)求线段AB上是否存在点M，使得点B到面CEM的距离等于1？如果存在，试判断点M的个数；如果不存在，请说明理由.【分析】（1）问可利用线面平行的性质定理，利用过直线CF的平面与平面ADE交点的位置便可确定点F的位置；（2）问

设MB的长度，利用等积变换求出B到面CEM的距离，构造关于MB长度的方程，根据方程解的情况进行判断.【解析】(1)当F为BE的中点时，//CF平面ADE.证明：取BE的中点F、AE的中点G，连结//CDGFCFGD是平行四边形,//CDGD//CF平面ADE(2)不

存在.设MBx，在RtBEC中，，又因为MB面BEC，所以.则在RtMBE中，同理，.在RtMEC中，，取EC的中点H，因为MEMC，所以MHEC，而.故.因为点B到面CEM的距离等于1，所以.而，所以，解得2x.所以在线段AB上只存在一点M

，当且仅当2BM时，点B到面CEM的距离等于1.【点评】探究线面平行问题时，应注意几何体的结构特征，也可根据是否能构造中位线或比例线段从而找出线线平行关系进行判断.该题易出现的问题是忽视点P在线段AB上的限制条件，误以为方程的解就是结果而忽视对的取值范围的技巧.【小试牛刀

】如图，在四棱锥P-ABCD中，平面PAD⊥底面ABCD，侧棱PA=PD＝2，底面ABCD为直角梯形，其中BC∥AD，AB⊥AD，AD=2AB=2BC=2,O为AD中点．（Ⅰ）求证：PO⊥平面ABCD；（Ⅱ）线段AD上是否存在

点Q，使得它到平面PCD的距离为32？若存在，求出AQQD值；若不存在，请说明理由．【答案】（Ⅰ）证明见解析；（Ⅱ）13．【解析】（Ⅰ）证明：在PAD中PAPD，O为AD中点，所以POAD．又侧面PAD底面ABCD，平面PAD平面，PO平面PAD，所以PO平面ABC

D．（Ⅱ）连接AC、BOOPADCB假设存在点Q，使得它到平面PCD的距离为．设QDx，则12DQCSx因为//BCAD，O为AD的中点，2ADBC所以//BCOD，且BCOD所以CDOB因为ABAD，且所以在RtPOC

中，2PC所以所以由，即解得32x所以存在点Q满足题意，此时13AQQD．解决此类探究性问题的基本思路就是设出参数，根据空间线面关系的判定和性质定理进行推理，或根据角、距离、体积等的求解方法用参数表示出相关的数据，建立关于参数的方程，根据方程解的存在

性以及解的个数问题来处理.解题过程需要注意以下三个问题：1.熟练把握空间线面关系的性质定理，在探究空间线面关系的有关问题时，可以把探究的结论作为已知条件，利用性质定理逐步进行推导；2.熟练掌握求解空间角、空间距离以及几何体体积等的基本方法，通过设置合适的参数，建立关于某个参数的方

程，转化为方程的解的问题进行探究；3.合理设参，准确计算.探究性问题中的点往往在线段上或某个平面图形内，我们可以利用线段长度的比值设置参数，但也要注意参数的取值范围的限制.四、迁移运用1.【2018届高考数学高考复习指导大二轮专题复习】如图，在△ABC中，AB⊥AC，若AD⊥B

C，则AB2＝BD·BC；类似地有命题：在三棱锥A－BCD中，AD⊥平面ABC，若A点在平面BCD内的射影为M，则有S2＝S△BCM·S△BCD.上述命题是()A.真命题B.增加条件“AB⊥AC”才是真命题C.增加条件“M为△BCD的垂心”

才是真命题D.增加条件“三棱锥A－BCD是正三棱锥”才是真命题【答案】A【解析】因为AD⊥平面ABC，AE⊂平面ABC，BC⊂平面ABC，所以AD⊥AE，AD⊥BC．在△ADE中，AE2＝ME·DE，又A点在平面BCD内的射影为M，所以AM⊥平面BCD，AM⊥BC，所以BC⊥平面A

DE，所以BC⊥DE，BC⊥AE．又，所以．选A．2.【福建省厦门市2018届高三下学期第一次质量检查（3月）】矩形中，，为中点，将沿所在直线翻折，在翻折过程中，给出下列结论：①存在某个位置，；②存在某个位置，；③存在

某个位置，；④存在某个位置，.其中正确的是（）A.①②B.③④C.①③D.②④【答案】C【解析】根据题意画出如图所示的矩形：翻折后如图：.对于①，连接，交于点，易证，设，则，，所以，，则，即，，所以翻折后易得平面，即可证，故①正确；对于②，若存在某个位置，，则平面

，从而平面平面，即在底面上的射影应位于线段上，这是不可能的，故②不正确；对于③，若存在某个位置，，则平面，平面⊥平面，则就是二面角的平面角，此角显然存在，即当在底面上的射影位于的中点时，直线与直线垂直，故③正

确；对于④，若存在某个位置，，因为，所以平面，从而，这与已知矛盾，故④不正确.故选C.3．【陕西省汉中市重点中学2019届高三下学期3月联考】如图，在正方体中，点是底面的中心，是线段的上一点.（1）若为的中点，求直线与平面所成角的正弦

值；（2）能否存在点使得平面平面，若能，请指出点的位置关系，并加以证明；若不能，请说明理由.【解析】不妨设正方体的棱长为2，以，，分别为，，轴建立如图所示的空间直角坐标系，则，，，.（1）因为点是的中点，所

以点的坐标为.所以，，.设是平面的法向量，则，即.取，则，所以平面的一个法向量为.所以.所以直线与平面所成角的正弦值为.（2）假设存在点使得平面平面，设.显然，.设是平面的法向量，则，即，取，则，，所以平面的一个法向量

为.因为，所以点的坐标为.所以，.设是平面的法向量，则，即.取，则，所以平面的一个法向量为.因为平面平面，所以，即，，解得.所以的值为2.即当时，平面平面.4．【山东省菏泽市2019届高三下学期第一次模拟】在四棱锥中，平面，四边形是直角梯形，，，，，，，设为棱上一点，.（1）求证：当时，；（

2）试确定的值使得二面角为.【解析】（1）证明：因为，，过作于，则为中点，所以，又，所以.所以，因为平面，所以，，在中，由勾股定理，得当时，，则，因为，所以又，所以∽，所以，即，因为，又，，所以平面，所以又

，所以平面，所以，命题得证.（2）以为原点，所在直线为轴建立空间直角坐标系（如图）由（1）得：，，则点，，，，，令，则，，，，，因为，所以，所以点，由题目条件易证平面，所以平面的法向量，设平面的法向量为，则，即，即令，得因为二面角为，所

以，解得，，因为在棱上，则，所以为所求.5．【湖南省长沙市长郡中学2019届高三下学期第一次适应性考试(一模)】如图，在四棱锥中，，底面四边形为直角梯形，，，为线段上一点.(1)若，则在线段上是否存在点，使得平面?若存在，请确定点的位置；若不存在，请说明理由(2)己知，若异

面直线与成角，二而角的余弦值为，求的长.【解析】（1）延长，交于点，连接，则平面.若平面，由平面平面，平面，则.由，，则，故点是线段上靠近点的一个三等分点.（2）∵，，，平面，平面，则平面以点为坐标原点，以，所在的直线分别为轴、轴，过点与平面垂直的直线为轴，建

立如图所示的直角坐标系，则，，，，则，，设平面和平面的法向量分别为，.由，得即，令，则，故.同理可求得.于是，则，解之得（负值舍去），故.∴.6【江西省重点中学盟校2019届高三第一次联考】．如图，在四棱锥中，底面是正方形，且，平面平面，，点为线段的中点，点是线段上的一个动点．（Ⅰ）求证：平面平

面；（Ⅱ）设二面角的平面角为，试判断在线段上是否存在这样的点，使得，若存在，求出的值；若不存在，请说明理由.【解析】（Ⅰ）四边形是正方形，∴.∵平面平面平面平面，∴平面.∵平面，∴.∵，点为线段的中点，∴.又∵，∴平面.又∵平面，∴平面平面

.（Ⅱ）由（Ⅰ）知平面，∵，∴平面.在平面内过作交于点，∴，故，，两两垂直，以为原点，以，，所在直线分别为轴，建立如图所示空间直角坐标系.因为，，∴.∵平面，则，，又为的中点，，假设在线段上存在这样的点，使得,设，，，设平面的法向量

为，则∴，令，则，则平面，平面的一个法向量,,则∴.，解得，∴7．【山东省临沂市2019届高三2月教学质量检测】如图，在四棱锥中，平面,，，，,是线段的中点.（1）证明：平面（2）当为何值时，四棱锥的体积最大？并求此最大值【解析】（1）取PD中点N，连接MN，CN，∵M是AP的中点，∴MN∥

AD且MN，∵AD∥BC，AD＝2BC，∴MN∥BC，MN＝BC，∴四边形MNCB是平行四边形，∴MB∥CN，又BM平面PCD，CN⊂平面PCD，∴BM∥平面PCD；（2）设PA＝x（0＜x＜4），∵PA⊥平面ABCD，∴PA⊥AB，∵，∴AB，又∵

AB⊥AD，AD＝2BC＝4，∴VP﹣ABCD＝16，当且仅当x，即x＝4时取等号，故当PA＝4时，四棱锥P﹣ABCD的体积最大，最大值为16．8．【广东省汕头市2019年普通高考第一次模拟】如图所示，四棱锥中，菱形所在的平面，是中点，是上的点．（1）求证：平面平面

；（2）若是的中点，当时，是否存在点，使直线与平面的所成角的正弦值为？若存在，请求出的值，若不存在，请说明理由．【解析】（1）连接，因为底面为菱形，，所以是正三角形，是的中点，，又，平面，平面，又平面，又

平面，所以平面平面．（2）以为坐标原点建立如图所示空间直角坐标系，不妨设，则，则，设，则，又，设是平面的一个法向量，则，取，得，设直线与平面所成角为，由，得：．化简得：，解得或，故存在点满足题意，此时为或．9．【上海市七宝中学2019届高

三上学期期末】在长方体ABCD-A1B1C1D1中（如图），AD=AA1=1，AB=2，点E是棱AB的中点．（1）求异面直线AD1与EC所成角的大小；（2）《九章算术》中，将四个面都是直角三角形的四面体称为鳖臑，试问四面体D1CDE是否为鳖臑？并说明理由．【解析】（1）取CD中点F，连接

AF，则AF∥EC，∴∠D1AF为异面直线AD1与EC所成角．在长方体ABCD-A1B1C1D1中，由AD=AA1=1，AB=2，得∴△AD1F为等边三角形，则．∴异面直线AD1与EC所成角的大小为；（2）连接DE，∵E为AB的中点，∴DE=EC=，又CD=2，∴DE2+CE2=DC2，

得DE⊥CE．∵D1D⊥底面DEC，则D1D⊥CE，∴CE⊥平面D1DE，得D1E⊥CE．∴四面体D1CDE的四个面都是直角三角形，故四面体D1CDE是鳖臑．10.如图,在三棱锥中,1AA底面ABC,.M、N分别为BC和11

BC的中点.P为侧棱1BB上的动点.（Ⅰ）求证:1//AN平面APM;（Ⅱ）求证:平面APM平面11BBCC;（Ⅲ）试判断直线1BC与平面APM是否能够垂直.若能垂直,求PB的值;若不能垂直,请说明理由.【解析】（Ⅰ）证明:∵是三棱柱

，∴三个侧面都是平行四边形,11//AABB且11AABB，又∵M、N分别为BC和11BC的中点，∴1//MNBB且1MNBB，∴1//MNAA且1MNAA，∴1AANM是平行四边形，∴1//ANAM，∵1AN平面APM,AM平面APM，∴1//AN平

面APM.（Ⅱ）证明:∵1AA底面ABC，∴1BB底面ABC，∴1BBAM，又∵ABAC,，又∵M是BC中点，∴AMBC，∵,1,BCBB平面11BBCC，∴AM平面11BBCC，则平面APM平面11BBCC;（Ⅲ）直线1BC

与平面APM能够垂直,且43PB，由（Ⅱ）知AM平面11BBCC，∴1AMBC，若要使1BC平面APM,仅需在平面APM内再找一条和AM相交的直线和1BC即可.此时我们取平面APM内和AM相交

的直线PM，若1PMBC,则BPM与1CBC相似，∴1PBBCBMCC，∴.11．如图1，在边长为12的正方形11''AAAA中，，且3AB，4BC，1'AA分别交1BB，1CC于点P，Q，将该

正方形沿1BB、1CC折叠，使得1''AA与1AA重合，构成如图2所示的三棱柱．（1）求证：ABPQ；（2）在底边AC上是否存在一点M，满足//BM平面APQ，若存在试确定点M的位置，若不存在请说明理由

．【答案】（1）证明见解析；（2）点M满足时，//BM平面APQ.【解析】（1）证明：因为3AB，4BC，所以5AC，从而，即ABBC，又因为1ABBB，而，所以AB平面1BC，又PQ平面1BC，所以ABPQ．（2）假设存在一点M满足//BM平面APQ，过M作//M

NCQ交AQ于N，连接PN，由因为//PBCQ，所以//MNPB，连接PN，因为//BM平面APQ，所以//BMPN，所以四边形PBMN为平行四边形，所以3MN，，所以当点M满足时，//BM平面APQ．12.在四棱锥中PABCD，底面ABCD是正方形，侧面PAD底面ABCD，且，

分别为PCBD、的中点.（1）求证：//EF平面PAD；（2）在线段AB上是否存在点G，使得二面角CPDG的余弦值为33，若存在，请求出点G的位置；若不存在，请说明理由.【答案】（1）证明见解析；（2）存在，G为AB的中点.【解析】（1）证明：连接AC，由正方

形性质可知，AC与BD相交于点F，所以，在PAC中，//EFPA．又PA平面,PADEF平面PAD．所以//EF平面PAD．（2）取AD的中点O，连接,OPOF，因为PAPD，所以POAD，又因为侧面PAD底面

ABCD，交线为AD，所以PO平面ABCD，以O为原点，分别以射线,OAOF和OP为x轴，y轴和z轴建立空间直角坐标系，Oxyz，不妨设2AD．则有，假设在AB上存在点，则．因为侧面PAD底面ABCD，交线为AD，且底面是正方形，所以CD平面P

AD，则CDPA，由得PDPA，所以PAPDC，即平面PDC的一个法向量为．设平面PDG的法向理为,,nxyz，由00PDnDGn即020xzxa，亦即2zxxya

，可取．所以．解得1,1aa（舍去）．所以线段AB上存在点G，且G为AB的中点，使得二面角CPDG的余弦值为．