解答题如图所示,PD⊥底面ABCD,四边形ABCD是正方形,PD=DC,E是PC的中点

发布时间:2020-07-09 07:11:46

解答题如图所示,PD⊥底面ABCD,四边形ABCD是正方形,PD=DC,E是PC的中点.
(1)证明:PA∥平面BDE;
(2)证明:平面ADE⊥平面PBC;
(3)求直线AE与平面ABCD所成角的余弦值.

网友回答

解:(1)连接AC,交BD于O,连接EO.∵四边形ABCD是正方形,∴O为AC中点,∵△PAC中,E为PA的中点,
∴OE是△PAC的中位线,可得OE∥PA.又∵OE?平面BDE,PA?平面BDE,∴PA∥平面BDE;
(2)∵PD⊥平面ABCD,BC?平面ABCD,
∴PD⊥BC
又∵CD⊥BC,PD、CD是平面PCD内的相交直线∴BC⊥平面PCD,结合DE?平面PCD,得DE⊥BC,
∵△PCD中,PD=DC,E为P中点,∴DE⊥PC,
∵PC、BC是平面PBC内的相交直线∴DE⊥平面PBC
∵DE?平面ADE,∴平面ADE⊥平面PBC;
(3)取CD中点,连接AH、EH
∵△PCD中,E、H分别为PC、CD的中点
∴EH∥PD,结合PD⊥平面ABCD,可得EH⊥平面ABCD
因此,AH就是AE在平面BACD内的射影
∴∠EAH就是直线AE与平面ABCD所成角
∵Rt△AEH中,AH==,EH=PD=1
∴AE==,可得cos∠EAH==
即直线AE与平面ABCD所成角的余弦值为解析分析:(1)连接AC交BD于O,连接EO.可得△PAC中,OE是中位线,从而OE∥PA.再由线面平行判定定理,即得PA∥平面BDE;(2)根据线面垂直的判定与性质,证出BC⊥平面PCD,从而DE⊥BC.利用等腰△PDC的“三线合一”证出DE⊥PC,进而得到DE⊥平面PBC,最后用面面垂直的判定定理可证出平面ADE⊥平面PBC;(3)取CD中点,连接AH、EH,△PDC中利用中位线定理得到EH∥PD,可得EH⊥平面ABCD,∠EAH就是直线AE与平面ABCD所成角.再在Rt△AEH中利用余弦的定义,即可求出直线AE与平面ABCD所成角的余弦值.点评:本题考查了平面和平面垂直的判定、直线和平面所成的角等知识,属于中档题.运用中位线定理求空间角并证明线面平行,使问题得以解决,是处理本题的关键.
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