如图,在四棱椎P-ABCD中,底面ABCD是∠BAD=60°且边长为2的菱形,侧面PAD为正三角形,其所在平面垂直于底面ABCD.(1)若G为AD边的中点,求证:BG

发布时间:2020-07-31 17:41:26

如图,在四棱椎P-ABCD中,底面ABCD是∠BAD=60°且边长为2的菱形,侧面PAD为正三角形,其所在平面垂直于底面ABCD.
(1)若G为AD边的中点,求证:BG⊥平面PAD;
(2)求二面角A-BC-P的大小;
(3)若E为BC的中点,能否在棱PC上找一点F,使得平面DEF⊥平面ABCD,并证明你的结论.

网友回答

解:(1)∵PA=PD,AG=GD,∴PG⊥AD
∵平面PAD⊥平面ABCD,且平面PAD∩平面ABCD=AD,
∴PG⊥平面ABCD,BG?平面ABCD
∴PG⊥BG
又四边形ABCD为菱形,且∠BAD=60°,
∴AD⊥BG,PG∩AD=G
∴BG⊥平面PAD
(2)∵PG⊥平面ABCD,∴BC⊥PG
又∵BC⊥BG
∴BC⊥平面PBG
∴∠PBG为二面角A-BC-P的平面角,
在Rt△PGB中,PG=BG,∴∠PBG=45°
所以二面角A-BC-P大小为45°
(3)取PC的中点F,则点F即为所求的点
证明:∵E为BC的中点,∴EF∥PB,PB?平面PBG
∴EF∥平面PBG
在菱形ABCD中,DE∥BG,BG?平面PBG
∴DE∥平面PBG,DE∩EF=E
∴平面DEF∥平面PBG? ?①
∵PG⊥平面ABCD,PG?平面PBG
∴平面PBG⊥平面ABCD? ②
由①②,平面DEF⊥平面ABCD

解析分析:(1)先由面面垂直的性质定理,得PG⊥平面ABCD,从而PG⊥BG,再由线面垂直的判定定理证明BG⊥平面PAD(2)先找到所求二面角的平面角即∠PBG,再由二面角平面角定义证明,最后在三角形中计算此角的大小,即得二面角的大小(3)若平面DEF⊥平面ABCD,结合DE∥平面PBG,可判断平面DEF一定与平面PBG平行,从而由面面平行的性质定理可知点F应为PC的中点,然后证明此结论即可

点评:本题综合考查了面面垂直的判定定理与性质定理,线面垂直的判定定理,求二面角的大小的方法,
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