解答题如图,△BCD所在的平面垂直于正△ABC所在的平面,∠BCD=90°,PA⊥平面

发布时间:2020-07-09 04:49:45

解答题如图,△BCD所在的平面垂直于正△ABC所在的平面,∠BCD=90°,PA⊥平面ABC,DC=BC=2PA,E,F分别为DB,CB的中点,
(1)证明PE∥平面ABC;
(2)证明AE⊥BC;
(3)求直线PF与平面BCD所成的角的大小.

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解:(1)连接EF,AF
∵平面BCD⊥平面ABC,平面BCD∩平面ABC=BC,CD⊥BC
∴CD⊥平面ABC,结合PA⊥平面ABC,可得PA∥CD
∵EF是△BCD的中位线,∴EF∥CD且EF=CD
∵PA∥CD且PA=CD,∴四边形PAFE是平行四边形,可得PE∥AF,
∵PE?平面ABC,AF?平面ABC,∴PE∥平面ABC;
(2)∵PA⊥平面ABC,BC?平面ABC,∴BC⊥PA
∵正△ABC中,F为BC中点,∴BC⊥AF
∵AF、PA是平面PAFE内的相交直线,
∴BC⊥平面PAFE,
∵AF?平面PAFE,∴AE⊥BC;
(3)∵平面BCD⊥平面ABC,平面BCD∩平面ABC=BC,AF⊥BC
∴AF⊥平面BCD,结合PE∥AF可得PE⊥平面BCD,
因此,∠PFE就是直线PF与平面BCD所成的角
∵正△ABC中,F为BC中点,∴AF=BC,可得PE=BC,
又∵△BCD的中位线FE=CD,CD=BC,∴FE=BC
因此RtPEF中,tan∠PFE==,可得∠PFE=60°
即直线PF与平面BCD所成的角的大小为60°.解析分析:(1)连接EF,AF.由面面垂直的性质证出CD⊥平面ABC,从而得到PA∥CD,再用三角形中位线定理和DC=2PA,证出四边形PAFE是平行四边形,可得PE∥AF,结合线面平行判定定理即可得到PE∥平面ABC;(2)根据线面垂直的性质,得到BC⊥PA.由正三角形的性质,得出BC⊥AF,结合线面垂直判定定理得到BC⊥平面PAFE,从而证出AE⊥BC;(3)由面面垂直的性质和平行线的性质,可得PE⊥平面BCD,从而得到,∠PFE就是直线PF与平面BCD所成的角.在RtPEF中,利用题中的数据和正切的定义算出∠PFE的正切值为,从而得到∠PFE=60°,即得直线PF与平面BCD所成的角的大小.点评:本题给出等腰三角形所在平面与正三角形所在平面垂直,且它们有一条公共边,求直线与平面所成的角并证明了线面平行、线面垂直,着重考查了空间平行、垂直位置关系的证明和直线与平面所成角求法等知识,属于中档题.
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