解答题如图,在四棱锥P-ABCD中,ABCD是正方形,PD⊥平面ABCD,PD=AB=2,E,F,G分别是PC,PD,BC的中点.
(1)在线段PB上确定一点Q,使PC⊥平面ADQ,并给出证明;
(2)证明平面EFG⊥平面PAD,并求出D到平面EFG的距离.
网友回答
解:(1)证明:Q为线段PB中点时,PC⊥平面ADQ.
取PB中点Q,连接DE,EQ,AQ,
由于EQ∥BC∥AD,所以ADEQ为平面四边形,
由PD⊥平面ABCD,得AD⊥PD,
又AD⊥CD,PD∩CD=D,所以AD⊥平面PDC,
所以AD⊥PC,
又三角形PDC为等腰直角三角形,E为斜边中点,
所以DE⊥PC,AD∩DE=D,所以PC⊥平面ADQ.
(2)因为CD⊥AD,CD⊥PD,AD∩PD=D,所以CD⊥平面PAD,
又EF∥CD,所以EF⊥平面PAD,所以平面EFG⊥平面PAD.(9分)
取AD中点H,连接FH,GH,则HG∥CD∥EF,平面EFGH即为平面EFG,
在平面PAD内,作DO⊥FH,垂足为O,则DO⊥平面EFGH,DO即为D到平面EFG的距离,(11分)
在三角形PAD中,H,F为AD,PD中点,.
即D到平面EFG的距离为.(12分)解析分析:(1)欲证PC⊥平面ADQ,根据直线与平面垂直的判定定理可知只需证PC与平面ADQ内两相交直线垂直,取PB中点Q,连接DE,EQ,AQ,根据线面垂直的性质可知AD⊥PD,AD⊥PC,又三角形PDC为等腰直角三角形,E为斜边中点,则DE⊥PC,AD∩DE=D,满足定理所需条件;(2)欲证平面EFG⊥平面PAD,根据面面垂直的判定定理可知在平面EFG内一直线与平面PAD垂直,CD⊥AD,CD⊥PD,AD∩PD=D,满足线面垂直的判定定理,则CD⊥平面PAD,再根据EF∥CD,则EF⊥平面PAD,满足定理条件,取AD中点H,连接FH,GH,在平面PAD内,作DO⊥FH,垂足为O,则DO⊥平面EFGH,DO即为D到平面EFG的距离,在三角形PAD中,求出DO即可.点评:本小题主要考查直线与平面的位置关系、平面与平面的位置关系、点到平面的距离等有关知识,考查空间想象能力和思维能力,属于中档题.