19.如图.在四棱锥P-ABCD中.底面ABCD为菱形.PA⊥平面ABCD.∠ABC=60°.E.F分别是BC.PC的中点. (1)证明:AE⊥PD, (2)若H为PD上的动点.EH与平面PAD所成最大角的正切值为.求二面角E-AF-C的余弦值. 解析:(1)由四边形ABCD为菱形.∠ABC=60°.可得△ABC为正三角形. 因为E为BC的中点.所以AE⊥BC. 又BC∥AD.所以AE⊥AD. 因为PA⊥平面ABCD.AE⊂平面ABCD. 所以PA⊥AE. 而PA⊂平面PAD.AD⊂面PAD且PA∩AD=A.所以AE⊥平面PAD.又PD⊂面PAD.所以AE⊥PD. (2)设AB=2.H为PD上任意一点.连接AH.如图. 由(1)知AE⊥平面PAD.则∠EHA为EH与平面PAD所成的角. 在Rt△EAH中.AE=.所以当AH最短时.∠EHA最大.即当AH⊥PD时.∠EHA最大.此时tan∠EHA===.因此AH=.又AD=2.所以∠ADH=45°.所以PA=2. 解法一 因为PA⊥平面ABCD.PA⊂平面PAC.所以平面PAC⊥平面ABCD. 过E作EO⊥AC于O.则EO⊥平面PAC.过O作OS⊥AF于S.连接ES.则∠ESO为二面角E-AF-C的平面角.在Rt△AOE中.EO=AE·sin30°=.AO=AE·cos30°=.又F是PC的中点.则AF⊥PC.∠FAO=45°.则在Rt△ASO中.SO=AO·sin45°=.又SE== =.在Rt△ESO中.cos∠ESO===.即所求二面角的余弦值为. 解法二 因为AE.AD.AP两两垂直.故以A为坐标原点.建立如图所示的空间直角坐标系.连接BD.因为E.F分别为BC.PC的中点.所以A.B.C.D.P.E.F(..1). 所以=.=(..1). 设平面AEF的一个法向量为m=(x1.y1.z1).则. 因此.取z1=-1.则m=.又可知BD⊥AC.BD⊥PA.PA∩AC=A.所以BD⊥平面AFC.故为平面AFC的一个法向量.又=. 所以cos〈m.〉===. 因为二面角E-AF-C为锐角.所以所求二面角的余统值为. 查看更多

 

题目列表(包括答案和解析)

(本小题满分12分)

如图,在四棱锥P-ABCD中,PA底面ABCD,DAB为直角,AB∥CD,AD=CD=2AB,E、F分别为PC、CD的中点.

(Ⅰ)试证:AB平面BEF;

(Ⅱ)设PA=k·AB,若平面与平面的夹角大于,求k的取值范围.

 

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(本小题满分12分)

如图,在四棱锥P-ABCD中,PA⊥底面ABCD, 且底面ABCD是正方形,DM⊥PC,垂足为M.

(1)求证:BD⊥平面PAC.

(2)求证:平面MBD⊥平面PCD.     

 

 

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 (本小题满分12分)如图,在四棱锥PABCD中,PA底面ABCD,DAB为直角,ABCD,AD=CD=2AB,EF分别为PCCD的中点.

(Ⅰ)试证:AB平面BEF

(Ⅱ)设PAk ·AB,若平面与平面的夹角大于,求k的取值范围.

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(本小题满分12分)

如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是矩形,PA⊥平面ABCD,且PA=AD,点F是棱PD的中点,点E在棱CD上移动.

⑴ 当点E为CD的中点时,试判断直线EF

与平面PAC的关系,并说明理由;

⑵ 求证:PE⊥AF.

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(本小题满分12分)
如图,在四棱锥P-ABCD中,PA⊥底面ABCD,且底面ABCD是正方形,DM⊥PC,垂足为M.

(1)求证:BD⊥平面PAC.
(2)求证:平面MBD⊥平面PCD.     

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