解答题如图,在底面是矩形的四棱锥P-ABCD中,PA⊥底面ABCD,PA=AB=1,BC=2.
(I)求证:平面PDC⊥平面PAD;
(Ⅱ)若E是PD的中点,求异面直线AE与PC所成的角;
(Ⅲ)在线段BC上是否存在一点G,使得点D到平面PAG的距离为1,若存在,求出BG的值;若不存在,请说明理由.
网友回答
解:以A人坐标原点,AB,AD,AP分别为X,Y,Z轴的正方向,建立空间坐标系,
则A(0,0,0),B(1,0,0),C(1,2,0),D(0,2,0),E(0,1,),P(0,0,1)
∴=(-1,0,0),=(0,2,0),=(0,0,1),=(0,1,),=(1,2,-1)
证明:(I)∵?=0,?=0
∴CD⊥AD,CD⊥AP
又∵AD∩AP=A
∴CD⊥平面PAD,
又∵CD?平面PDC
∴平面PDC⊥平面PAD
(II)cos<,>==
∴异面直线AE与PC所成的角为arccos
(III)假设BC边上存在一点G满足题设条件,令BG=x,
则G(1,x,0),作DQ⊥AG,则DQ⊥平面PAC,即DQ=1,
∵2S△ADC=S矩形ABCD
∴
∴=2,又∵=
是x=<2
故线段BC上是否存在一点G,使得点D到平面PAG的距离为1解析分析:(I)以A人坐标原点,AB,AD,AP分别为X,Y,Z轴的正方向,建立空间坐标系,分别求出直线CD,AD,AP的方向向量,代入向量数量积公式,可得CD与AD及AP均垂直,结合线面垂直的判定定理,可得CD⊥平面PAD,进而根据面面垂直的判定定理,得到平面PDC⊥平面PAD;(Ⅱ)求出异面直线AE与PC的向量,代入向量夹角公式,即可得到异面直线AE与PC所成的角;(Ⅲ)设BG=x,我们则求出G点坐标,作DQ⊥AG,易得DQ⊥平面PAG,即DQ=1,由此构造关于x的方程,解方程即可得到x的值,进而求出BG的值.点评:本题考查的知识点是点到平面的距离,异面直线及其所成的角,平面与平面垂直的判定,其中建立适当的空间坐标系,将空间中直线与平面的夹角问题转化为向量夹角问题,是解答本题的关键.