如图,在四棱锥P-ABCD中,PA⊥AD,AB∥CD,CD⊥AD,AD=CD=2AB=2,E,F分别为PC,CD的中点,DE=EC.(1)求证:平面ABE⊥平面BEF

发布时间:2020-08-01 02:31:30

如图,在四棱锥P-ABCD中,PA⊥AD,AB∥CD,CD⊥AD,AD=CD=2AB=2,E,F分别为PC,CD的中点,DE=EC.
(1)求证:平面ABE⊥平面BEF;
(2)设PA=a,若平面EBD与平面ABCD所成锐二面角,求a的取值范围.

网友回答

证明:如图,

(1)∵AB∥CD,CD⊥AD,AD=CD=2AB=2,F为CD的中点,
∴ABFD为矩形,AB⊥BF.
∵DE=EC,∴DC⊥EF,又AB∥CD,∴AB⊥EF
∵BF∩EF=F,∴AB⊥面BEF,又AE?面ABE,
∴平面ABE⊥平面BEF.
(2)解:∵DE=EC,∴DC⊥EF,又PD∥EF,AB∥CD,∴AB⊥PD
又AB⊥PD,所以AB⊥面PAD,AB⊥PA.
以AB所在直线为x轴,AD所在直线为y轴,AP所在直线为z轴建立空间坐标系,
则B(1,0,0),D(0,2,0),P(0,0,a),C(2,2,0),E(1,1,)

平面BCD的法向量,
设平面EBD的法向量为,
由?,即,取y=1,得x=2,z=
则.
所以.
因为平面EBD与平面ABCD所成锐二面角,
所以cosθ∈,即.
由得:
由得:或.
所以a的取值范围是.
解析分析:(1)由题目给出的条件,可得四边形ABFD为矩形,说明AB⊥BF,再证明AB⊥EF,由线面垂直的判定可得AB⊥面BEF,再根据面面垂直的判定得到平面ABE⊥平面BEF;(2)以A点为坐标原点,AB、AD、AP所在直线分别为x、y、z轴建立空间坐标系,利用平面法向量所成交与二面角的关系求出二面角的余弦值,根据给出的二面角的范围得其余弦值的范围,最后求解不等式可得a的取值范围.

点评:本题考查了面面垂直的判定,考查了利用空间向量求二面角的大小,解答的关键是建立正确的空间坐标系,该题训练了学生的计算能力,是中档题.
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