如图,在四棱锥P-ABCD中,PD⊥底面ABCD,底面ABCD为正方形,E、F分别是AB、PB的中点.(Ⅰ)求证:EF⊥CD;(Ⅱ)若G是线段AD的中点,则当PB与面

发布时间:2020-07-31 13:42:00

如图,在四棱锥P-ABCD中,PD⊥底面ABCD,底面ABCD为正方形,E、F分别是AB、PB的中点.
(Ⅰ)求证:EF⊥CD;
(Ⅱ)若G是线段AD的中点,则当PB与面ABCD所成角的正切值为何值时,GF⊥平面PCB,并证明你的结论.

网友回答

解:以DA,DC,DP所在直线分别为x轴,y轴,z轴建立空间直角坐标系(如图).
设AD=a,则D(0,0,0)
A(a,0,0),B(a,a,0),C(0,a,0),
E(a,,0),P(0,0,z),F(,,).
(Ⅰ)证明:∵=(-,0,)?(0,a,0)=0,
∴,∴EF⊥CD.
(Ⅱ)当Q是AD中点时,有QF⊥面PBC.
取PC中点K,连DK,FK,则DK⊥面PBC.
又FK∥AD,FK=AD,
∴QF∥DK
∴QF⊥面PBC.
∴DK⊥PC,∵K是PC的中点,所以PD=DC,
底面ABCD为正方形,所以DB=
PB与面ABCD所成角的正切值为:.
解析分析:以DA,DC,DP所在直线分别为x轴,y轴,z轴建立空间直角坐标系,设AD=a,求出D,A,B,C,E,P,F,坐标(Ⅰ)通过 =0,证明EF⊥CD.(Ⅱ)取PC中点K,AD的中点Q,连DK,FK,QF,证明DK⊥面PBC,结合QF∥DK,说明QF⊥面PBC.求出PD=DC,然后求解PB与面ABCD所成角的正切值.

点评:本题是中档题,考查空间向量求直线与平面的夹角,证明直线与直线的垂直,直线与平面所成的角,考查计算能力.
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