如图,在四棱锥P-ABCD中,PA⊥面ABCD,四边形ABCD是正方形,PA=AB=1,G是PD的中点,E是AB的中点(1)求证:GA⊥面PCD;(2)求证:GA∥面

发布时间:2020-08-04 18:47:32

如图,在四棱锥P-ABCD中,PA⊥面ABCD,四边形ABCD是正方形,PA=AB=1,G是PD的中点,E是AB的中点
(1)求证:GA⊥面PCD;
(2)求证:GA∥面PCE;
(3)求点G到面PCE的距离.

网友回答

解:(1)证明:∵CD⊥AD,CD⊥PA
∴CD⊥平面PAD∴CD⊥AG,
又PD⊥AG,∴GA⊥面PCD
(2)证明:作EF⊥PC于F,因面PEC⊥面PCD
∴EF⊥平面PCD,又由(Ⅰ)知AG⊥平面PCD
∴EF∥AG,又AG?面PEC,EF?面PEC,
∴GA∥面PCE
(3)由GA∥面PCE知A、G两点到平面PEC的距离相等
由(2)知A、E、F、G四点共面,又AE∥CD∴AE∥平面PCD
∴AE∥GF,∴四边形AEFG为平行四边形,∴AE=GF
PA=AB=1,G为PD中点,FG CD
∴FG=∴AE=FG=(9分)

又EF⊥PC,EF=AG=

又VP-AEC=VA-PEC,∴,即 ,∴h=
∴G点到平面PEC的距离为.

解析分析:(1)欲证GA⊥面PCD,根据直线与平面垂直的判定定理可知只需证AG与平面PCD内两相交直线垂直,根据CD⊥AD,CD⊥PA,可证得CD⊥平面PAD,从而CD⊥AG,又PD⊥AG满足线面垂直的判定定理条件;(2)欲证GA∥面PCE,根据直线与平面平行的判定定理可知只需证AG与平面PEC内一直线平行,作EF⊥PC于F,根据面面垂直的性质可知EF⊥平面PCD,而AG⊥平面PCD,则EF∥AG,又AG?面PEC,EF?面PEC,满足定理所需条件;(3)由AG∥平面PEC知A、G两点到平面PEC的距离相等先求出VP-AEC的体积,再根据VP-AEC=VA-PEC建立等式关系,从而求出G点到平面PEC的距离.

点评:本题主要考查了线面垂直的判定,以及线面平行的判定和点到平面的距离的度量,同时考查了空间想象能力、运算求解能力、推理论证的能力,属于中档题.
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