三棱锥P-ABC的三个侧面两两互相垂直,求证:顶点P在底面的射影O是底面三角形ABC的垂心.
问题描述:
三棱锥P-ABC的三个侧面两两互相垂直,求证:顶点P在底面的射影O是底面三角形ABC的垂心.
答
证明:三棱锥P-ABC,在面PAB中任取一点M,过M作MD⊥PA,ME⊥PB,
∵三棱锥P-ABC的三个侧面两两互相垂直,
∴MD⊥平面PAC,ME⊥平面PBC,
∴MD⊥PC,ME⊥PC,MD∩ME=M,
∴PC⊥平面PAB,同理可证,PA⊥平面PBC,PB⊥平面PAC;
∵顶点P在底面的射影为O,
连接CO并延长交AB于C′,连接AO并延长交BC于A′,
∵PC⊥平面PAB,AB⊂平面ABC,
∴PC⊥AB,又PO⊥底面ABC,
∴PO⊥AB,又PC∩PO=P,
∴AB⊥平面PCC′,
∴AB⊥CC′;
同理可证,BC⊥AA′,
∴O是底面三角形的垂心.
答案解析:三棱锥P-ABC,在面PAB中任取一点M,过M作MD⊥PA,ME⊥PB,可证得PC⊥平面PAB,同理可证,PA⊥平面PBC,PB⊥平面PAC;再利用线面垂直的判定定理与性质定理即可证得顶点P在底面的射影O是底面三角形ABC的垂心.
考试点:平面与平面垂直的性质.
知识点:本题考查平面与平面垂直的性质,突出考查线面垂直的判定与线面垂直的性质的综合应用,考查作图、推理与证明的能力,属于中档题.