如图1,在Rt△ABC中,∠C=90°,D、E分别为AC、AB的中点,点F为线段CD上的一点,将△ADE沿DE折起到△A1DE的位置,使A1F⊥CD,如图2.
(1)求证:DE∥平面A1CB;
(2)求证:A1F⊥BE;
(3)线段A1B上是否存在点Q,使A1C⊥平面DEQ?说明理由.
如图1,在Rt△ABC中,∠C=90°,D、E分别为AC、AB的中点,点F为线段CD上的一点,将△ADE沿DE折起到△A1DE的位置,使A1F⊥CD,如图2.
(1)求证:DE∥平面A1CB;
(2)求证:A1F⊥BE;
(3)线段A1B上是否存在点Q,使A1C⊥平面DEQ?说明理由.
[解析] (1)证明:因为D、E分别为AC、AB的中点,
所以DE∥BC.
又因为DE⊄平面A1CB,所以DE∥平面A1CB.
(2)证明:由已知得AC⊥BC且DE∥BC,
所以DE⊥AC,所以DE⊥A1D,DE⊥CD.
所以DE⊥平面A1DC.
而A1F⊂平面A1DC,所以DE⊥A1F.
又因为A1F⊥CD,所以A1F⊥平面BCDE.
所以A1F⊥BE.
(3)线段A1B上存在点Q,使A1C⊥平面DEQ.
理由如下:
如图,分别取A1C、A1B的中点P、Q,则PQ∥BC.
又因为DE∥BC,所以DE∥PQ,
所以平面DEQ即为平面DEP.
由(2)知,DE⊥平面A1DC,
所以DE⊥A1C.
又因为P是等腰直角三角形DA1C底边A1C的中点,
所以A1C⊥DP.
所以A1C⊥平面DEP.从而A1C⊥平面DEQ.
故线段A1B上存在点Q,使得A1C⊥平面DEQ.
[点评] 1.本题考查了线面平行,线面垂直的判定定理,性质定理,折叠问题,存在性问题等.
2.对于折叠问题,关键是看清折叠前后各量的变化与不变(包括长度、角度、位置关系等),对于存在性问题,一般采取先找再证(取特例)的办法解决.