如图,三棱锥P-ABC中,PB⊥底面 ABC于B,∠BCA=90°,PB=BC=CA=4,点E,点F分别是PC,AP的中点.
(1)求证:侧面 PAC⊥侧面PBC;
(2)求点P到平面BEF的距离;
(3)求异面直线AE与 BF所成的角的余弦.
网友回答
解:(1)以BP所在直线为z轴,BC所在直线y轴,建立空间直角坐标系,由条件可设P(0,0,4),B(0,0,0),C(0,-4,0),A(4,-4,0);
则E(0,-2,2),F(2,-2,2),
平面PBC的法向量=(1,0,0),而=,
因为=0,所以侧面PAC⊥侧面PBC;
(2)证明:在等腰直角三角形PBC中,BE⊥PC,又中位线EF∥AC,而由(1)AC⊥平面PBC,则EF⊥平面PBC,
∴EF⊥PC,
所以PC⊥平面BEF,那么线段即为点P到平面BEF的距离.
(3)由(1)所建坐标系,得=(-4,2,2),=(2,-2,2),
∴?=-16,又||?||=24,
cos<,>=-,∴AE与 BF所成的角的余弦值是.
解析分析:(1)以BP所在直线为z轴,BC所在直线y轴,建立空间直角坐标系,分别求出侧面 PAC的一个法向量和侧面PBC一个法向量,代入向量夹角公式,判断两个向量的数量积为0,即可得到侧面 PAC⊥侧面PBC;
(2)根据(1)的结论,我们可得EF⊥平面PBC,即EF⊥PC,由面面垂直的性质可得PC⊥平面BEF,故PE长即为P点到平面PEF的距离.
(3)求异面直线AE与 BF的方向向量,代入向量夹角公式,即可求出求异面直线AE与 BF所成的角的余弦.
点评:本题考查的知识点是平面与平面垂直的判定,异面直线及其所成的角,点、线、面间的距离计算,其中(1)(3)的关键是利用空间坐标系,将线线夹角及面面夹角转化为向量夹角问题,(2)的关键是求了点P到平面BEF距离对应的线段的长.