如图,四棱锥P-ABCD的底面ABCD是正方形,PA⊥底面ABCD,E,F分别是AC,PB的中点.(Ⅰ)证明:EF∥平面PCD;(Ⅱ)若PA=AB,求EF与平面PAC

发布时间:2020-08-01 02:11:31

如图,四棱锥P-ABCD的底面ABCD是正方形,PA⊥底面ABCD,E,F分别是AC,PB的中点.
(Ⅰ)证明:EF∥平面PCD;
(Ⅱ)若PA=AB,求EF与平面PAC所成角的大小.

网友回答

(Ⅰ)证明:如图,连接BD,则E是BD的中点.
又F是PB的中点,
所以EF∥PD.
因为EF不在平面PCD内,
所以EF∥平面PCD.(6分)
(Ⅱ)解:连接PE.
因为ABCD是正方形,
所以BD⊥AC.
又PA⊥平面ABC,
所以PA⊥BD.
因此BD⊥平面PAC.
故∠EPD是PD与平面PAC所成的角.
因为EF∥PD,
所以EF与平面PAC所成的角的大小等于∠EPD.
因为PA=AB=AD,∠PAD=∠BAD=90°,
所以Rt△PAD≌Rt△BAD.
因此PD=BD.
在Rt△PED中,
sin∠EPD=,
∠EPD=30°.
所以EF与平面PAC所成角的大小是30°.(14分)

解析分析:(Ⅰ)欲证EF∥平面PCD,根据直线与平面平行的判定定理可知只需证EF与平面PCD内一直线平行即可,连接BD,根据中位线可知EF∥PD,而EF不在平面PCD内,满足定理所需条件;(Ⅱ)连接PE,根据题意可知BD⊥AC,又PA⊥平面ABC,则PA⊥BD,从而BD⊥平面PAC,根据线面所成角的定义可知∠EPD是PD与平面PAC所成的角,而EF∥PD,则EF与平面PAC所成的角的大小等于∠EPD,在Rt△PED中,求出此角即可.

点评:本题主要考查空间线线、线面、面面位置关系,线面角大小计算,同时考查空间想象能力和推理论证能力.
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