解答题如图,已知E,F分别是正方形ABCD边BC、CD的中点,EF与AC交于点O,PA

发布时间:2020-07-09 00:48:35

解答题如图,已知E,F分别是正方形ABCD边BC、CD的中点,EF与AC交于点O,PA、NC都垂直于平面ABCD,且PA=AB=4,NC=2,M是线段PA上一动点.
(Ⅰ)求证:平面PAC⊥平面NEF;
(Ⅱ)若PC∥平面MEF,试求PM:MA的值;
(Ⅲ)当M是PA中点时,求二面角M-EF-N的余弦值.

网友回答

解:(Ⅰ)连接BD,
∵PA⊥平面ABCD,BD?平面ABCD,
∴PA⊥BD,
又∵BD⊥AC,AC∩PA=A,
∴BD⊥平面PAC,
又∵E,F分别是BC、CD的中点,
∴EF∥BD,
∴EF⊥平面PAC,又EF?平面NEF,
∴平面PAC⊥平面NEF;(4分)
(Ⅱ)连接OM,
∵PC∥平面MEF,平面PAC∩平面MEF=OM,
∴PC∥OM,
∴,故PM:MA=1:3(6分)
(Ⅲ)∵EF⊥平面PAC,OM?平面PAC,∴EF⊥OM,
在等腰三角形NEF中,点O为EF的中点,∴NO⊥EF,
∴∠MON为所求二面角M-EF-N的平面角,(8分)
∵点M是PA的中点,∴AM=NC=2,
所以在矩形MNCA中,可求得,,,
(10分)
在△MON中,由余弦定理可求得,
∴二面角M-EF-N的余弦值为.(12分)解析分析:(1)连接BD,由已知中E,F分别是正方形ABCD边BC、CD的中点,EF与AC交于点O,PA、NC都垂直于平面ABCD,由线面垂直的性质及三角形中位线定理可得EF⊥平面PAC,再由面面垂直的判定定理,即可得到平面PAC⊥平面NEF;(Ⅱ)连接OM,由线面平行的性质定理,可得PC∥OM,再由平行线分线段成比例定理得到PM:MA的值;(Ⅲ)由(I)的结论,EF⊥平面PAC,可得EF⊥OM,而在等腰三角形NEF中,由等腰三角形“三线合一”可得NO⊥EF,故∠MON为所求二面角M-EF-N的平面角,解三角形MON即可得到
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