题目
如图,在四棱锥中,平面平面,且, .四边形满足,,.为侧棱的中点,为侧棱上的任意一点. (Ⅰ)若为的中点,求证:平面; (Ⅱ)求证:平面平面; (Ⅲ)是否存在点,使得直线与平面垂直?若存在,写出证明过程并求出线段的长;若不存在,请说明理由.
答案:证明:(Ⅰ)因为分别为侧棱的中点, 所以 . 因为,所以. 而平面,平面, 所以平面. (Ⅱ)因为平面平面, 平面平面,且,平面. 所以平面,又平面,所以. 又因为,,所以平面, 而平面, 所以平面平面.… (Ⅲ)存在点,使得直线与平面垂直. 在棱上显然存在点,使得. 由已知,,,,. 由平面几何知识可得 . 由(Ⅱ)知,平面,所以, 因为,所以平面. 而平面,所以.[来源:] 又因为,所以平面. 在中,, 可求得,. 可见直线与平面能够垂直,此时线段的长为.