典例2 如图,正方形ABCD所在平面与平面四边形ABEF所在平面互相垂直,AF∥BE,AF⊥EF,AF=EF=BE.
求证:EA⊥平面ABCD.
[思路分析] 解答本题的关键是证明EA⊥AB,为此应该在平面四边形ABEF中,利用AF∥BE,AF⊥EF,AF=EF=BE等条件计算AB,AE,BE的长度,利用勾股定理的逆定理证明.
[解析] 设AF=EF=a,则BE=2a.过A作AM⊥BE于M.
∵AF∥BE,∴AM⊥AF.
又∵AF⊥EF,∴AM∥EF,
∴四边形AMEF是正方形.
∴AM=a,EM=MB=a,
∴AE=AB=a,
∴AE2+AB2=EB2,∴AE⊥AB.
又∵平面ABCD⊥平面ABEF,
平面ABCD∩平面ABEF=AB,
AE平面ABEF,∴EA⊥平面ABCD.
『规律总结』 1.由平面与平面垂直可以得到直线与平面垂直,这种直线与平面的位置关系同平面与平面的位置关系的相互转化,是解决空间图形问题的重要思想方法,也为我们提供了作平面垂线的一种方法.
2.应用面面垂直的性质定理要注意的两个问题:
(1)应用面面垂直的性质定理时,四个条件缺一不可:“α⊥β,α∩β=l,aα,a⊥l.”
(2)应用面面垂直的性质定理时,一般要作辅助线,基本作法是过其中一个平面内一点,作交线的垂线,把面面垂直转化为线面垂直.,
〔跟踪练习2〕
如图所示,P是四边形ABCD所在平面外的一点,ABCD是∠DAB=60°且边长为a的菱形.侧面PAD为正三角形,其所在的平面垂直于底面ABCD.
(1)若G为AD边的中点,
求证:BG⊥平面PAD;
(2)求证:AD⊥PB.
[思路分析] 解答本题可先由面面垂直得线面垂直,再进一步得出线线垂直.
[证明] (1)连接PG,BD,由题知△PAD为正三角形,G是AD的中点,
∴PG⊥AD.
又平面PAD⊥平面ABCD,
∴PG⊥平面ABCD,∴PG⊥BG.
又∵四边形ABCD是菱形且∠DAB=60°,
∴△ABD是正三角形,∴BG⊥AD.
又AD∩PG=G,
∴BG⊥平面PAD.
(2)由(1)可知BG⊥AD,PG⊥AD,PG∩BG=G,
∴AD⊥平面PBG,∴AD⊥PB.