解答题如图,在四棱锥P-ABCD中,侧面PAD是正三角形,底面ABCD是边长为2的正方形,侧面PAD⊥平面ABCD,F为PD的中点.
(Ⅰ)求证:AF⊥平面PCD;
(Ⅱ)求直线PB与平面ABF所成角的正切值.
网友回答
(Ⅰ)证明:如图右,因为△PAD是正三角形,F为PD中点,所以AF⊥PD,
因为底面ABCD为正方形,所以CD⊥AD
又因为平面PAD⊥平面ABCD,且AD=面PAD∩面ABCD;
所以CD⊥平面PAD,而AF?平面PAD,
所以CD⊥AF,且CD∩PD=D,
所以AF⊥平面PCD.…(6分);
(Ⅱ)解:由(Ⅰ)证明可知,CD⊥平面PAD,所以AB⊥平面PAD
因为PD?平面PAD,所以AB⊥PD,
又由(Ⅰ)知AF⊥PD,且AF∩AB=A,所以PD⊥平面ABF,即∠PBF为直线PB与平面ABF所成的角…(9分)
∵AB=2,,∴Rt△BAF中,,
所以,即求.…(12分)
〖注〗若用等体积法,参照标准同样分步计分.解析分析:(Ⅰ)证明AF⊥平面PCD,利用线面垂直的判定定理,只需证明AF⊥PD,CD⊥AF即可;(Ⅱ)证明∠PBF为直线PB与平面ABF所成的角,求出PF,BF的长,即可得出结论.点评:本题考查线面垂直,考查线面角,解题的关键是正确运用线面垂直的判定,作出线面角,属于中档题.