解答题如图,四棱锥P-ABCD中,PA⊥平面ABCD,四边形ABCD是矩形,E、F分别

发布时间:2020-07-09 01:29:23

解答题如图,四棱锥P-ABCD中,PA⊥平面ABCD,四边形ABCD是矩形,E、F分别是AB、PD的中点.若PA=AD=3,CD=.
(Ⅰ)求证:AF∥平面PCE;
(Ⅱ)?求点F到平面PCE的距离;
(Ⅲ)求直线PC平面PCE所成角的正弦值.

网友回答

(Ⅰ)证明:设G为AC的中点,连接EG,FG
∵FG为△PCD的中位线,∴FG∥CD∥AE
又∵E为AB的中点,∴AE=FG
∴AEGF为平行四边形,∴AF∥EG
∵AF?平面PCE,EG?平面PCE,∴AF∥平面PCE;
(Ⅱ)解:设F到平面PEC的距离为h
∵PA⊥平面ABCD,∴PA⊥EA
又∵ABCD为矩形,∴EA⊥AD
∵PA∩AD=A,∴EA⊥平面PAD,∴AEGF为矩形
∵△PAD为等腰直角三角形,∴PF是棱锥P-AEGF的高
∴四棱锥P-AEGF的体积=?PF?FG?AF==
∵PE=EC=,PC=2,∴由余弦定理可得cos∠PEC=-,
∴sin∠PEC=
∴S△PEC==;
∵四棱锥P-AEGF的体积=三棱锥F-PEG体积的2倍=三棱锥F-PEC体积
∴?h=,∴h=
∴F点到平面PEC的距离为;
(Ⅲ)解:在平面PCD内作FH⊥PC,则FH⊥平面PCE
∴∠FCH是FC与平面PCE所成的角
在△FCH中,FH=,FC=,∴sin∠FCH=
∴直线FC与平面PCE所成角的正弦值为解析分析:(Ⅰ)利用三角形中位线的性质,得到线线平行,从而得到四边形是一个平行四边形,即可得到线线平行,根据线面平行的判断得到结论;(Ⅱ)利用四棱锥P-AEGF的体积=三棱锥F-PEG体积的2倍=三棱锥F-PEC体积,即可求点F到平面PCE的距离;(Ⅲ)在平面PCD内作FH⊥PC,则FH⊥平面PCE,得到∠FCH是FC与平面PCE所成的角,在这个可解的三角形中,求出角的正弦值.点评:本题考查空间的点线面之间的位置关系和二面角的求法,考查点面距离的计算,属于中档题.
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