已知空间四边形ABCD中,E、H分别是AB、AD的中点,F、G分别是BC、CD上的点,且CFCB=CGCD=23.求证:(1)E、F、G、H四点共面;(2)三条直线EF、GH、AC交于一点.

问题描述:

已知空间四边形ABCD中,E、H分别是AB、AD的中点,F、G分别是BC、CD上的点,且

CF
CB
CG
CD
2
3

求证:(1)E、F、G、H四点共面;(2)三条直线EF、GH、AC交于一点.

证明:(1)在△ABD和△CBD中,
∵E、H分别是AB和AD的中点,∴EH

.
.
1
2
BD
又∵
CF
CB
CG
CD
2
3
,∴FG
.
.
2
3
BD.
∴EH∥FG
所以,E、F、G、H四点共面.
(2)由(1)可知,EH∥FG,且EH≠FG,即直线EF,GH是梯形的两腰,
所以它们的延长线必相交于一点P
∵AC是EF和GH分别所在平面ABC和平面ADC的交线,而点P是上述两平面的公共点,
∴由公理3知P∈AC.
所以,三条直线EF、GH、AC交于一点
答案解析:(1)由E、H分别是AB、AD的中点,根据中位线定理,我们可得,EH∥BD,又由F、G分别是BC、CD上的点,且
CF
CB
CG
CD
2
3
.根据平行线分线段成比例定理的引理,我们可得FG∥BD,则由平行公理我们可得EH∥FG,易得E、F、G、H四点共面;
(2)由(1)的结论,直线EF,GH是梯形的两腰,所以它们的延长线必相交于一点P,而由于AC是EF和GH分别所在平面ABC和平面ADC的交线,而点P是上述两平面的公共点,由公理3知P∈AC.故三线共点.
考试点:平面的基本性质及推论.
知识点:所谓线共点问题就是证明三条或三条以上的直线交于一点.(1)证明三线共点的依据是公理3.(2)证明三线共点的思路是:先证两条直线交于一点,再证明第三条直线经过该点,把问题转化为证明点在直线上的问题.实际上,点共线、线共点的问题都可以转化为点在直线上的问题来处理.