如图(1)所示,在直角梯形ABCP中,BC∥AP,AB⊥BC,CD⊥AP,AD=DC=PD=2,E、F、G分别为线段PC、PD、BC的中点,现将△PDC折起,使平面PDC⊥平面ABCD(图(2)).
(1)若点Q是线段PB的中点,求证:PC⊥平面ADQ;
(2)求二面角G-EF-D的余弦值.
(3)若K为△PAD的重心,H在线段EG上,KH∥平面PDC,求出H到面PAC的距离.
网友回答
(1)证明:连接DE,EQ,
∵E、Q分别是PC、PB的中点,∴EQ∥BC∥AD.
∵平面PDC⊥平面ABCD,PD⊥DC,∴PD⊥平面ABCD.
∴PD⊥AD,又AD⊥DC,∴AD⊥平面PDC,∴AD⊥PC.
在△PDC中,PD=CD,E是PC的中点,
∴DE⊥PC,∴PC⊥平面ADEQ,即PC⊥平面ADQ
(2)解:由条件知,CD⊥AD,CD⊥PD,AD∩PD=D,所以,CD⊥平面PAD,
又EF为三角形PCD的中位线,所以EF∥CD,所以EF⊥平面PAD,
即DP⊥EF,MF⊥EF,
所以∠MFD为二面角G-EF-D的平面角,
在Rt△FDM中,DM=DF=1,所以∠MFD=45°,
所以二面角G-EF-D的余弦值为
(3)解:连接AF,则K在AF上,连接BE,作,则,连接KJ,作,平面MNJK与线段EG交于H,连接KH,则KH∥平面PDC,
∴
∴H到面PAC的距离为G到面PAC的距离的.
∵G为BC的中点,点G到面PAC的距离又是B到面PAC的距离的,
∴H到面PAC的距离为B到面PAC的距离的
设B到面PAC的距离为h,则由等体积VB-PAC=VP-ABC,可得h=
∴H到面PAC的距离为
解析分析:(1)连接DE,EQ,利用面面垂直的性质,可得线面垂直,从而可得线线垂直,进而可得线面垂直;(2)根据CD⊥AD,CD⊥PD,则CD⊥平面PAD,根据中位线可知EF∥CD,从而EF⊥平面PAD,根据二面角平面角的定义可知∠MED为二面角G-EF-D的平面角,在Rt△FDM中,求出此角即可;(3)证明H到面PAC的距离为G到面PAC的距离的,从而可得H到面PAC的距离为B到面PAC的距离的,利用等体积,即可求得结论.
点评:本题主要考查了直线与平面垂直的判定,以及二面角的度量,考查点面距离的计算,难度较大.