Question

如圖，已知矩形ABCD所在平面外一點(diǎn)P，PA⊥平面ABCD，E、F分別是AB, PC的中點(diǎn)

(1）求證：EF∥平面PAD；

（2）求證：EF⊥CD；    

（3）若ÐPDA＝45°，求EF與平面ABCD所成的角的大�。�

 

Answer 1

【答案】

（1）∵ABCD是矩形,取PB的中點(diǎn)為G，連GF,GE,證得平面GEF//平面PAD，EF∥平面PAD。（2）證明△PAE≌△CBE，得出EF⊥PC。又CD⊥GE證得CD⊥平面GEF，推出EF⊥CD。

（3）EF與面ABCD所成的角為45°。

【解析】

試題分析：（1）∵ABCD是矩形,取PB的中點(diǎn)為G，連GF,GE,由三角形中位線定理，知GF//BC//AD,GE//PA,又GE與GF交于G，PA與AD交于A，所以平面GEF//平面PAD，EF∥平面PAD。

（2）∵ABCD是矩形，∴CB＝AD、∠CBE＝90°、BC⊥CD。

∵PA⊥平面ABCD，∴∠PAE＝90°。

∵PA＝AD、CB＝AD，∴PA＝CB，又AE＝BE、∠PAE＝∠CBE＝90°，∴△PAE≌△CBE，

∴CE＝PE，而F∈PC且PF＝CF，∴EF⊥PC。

∵G、F分別是PB、PC的中點(diǎn)，∴GF是△PBC的中位線，∴GF∥BC，而B(niǎo)C⊥CD，

∴CD⊥GF。

∵G、E分別是PB、AB的中點(diǎn)，∴GE是△BPA的中位線，∴GE∥PA，而PA⊥平面ABCD，

∴GE⊥平面ABCD，∴CD⊥GE。

由CD⊥GF、CD⊥GE、GF∩GF＝G，∴CD⊥平面GEF，∴EF⊥CD。

（3）過(guò)F作FO⊥AC交AC于O。

∵PA⊥面ABCD，∴PA⊥AC，PA⊥EO，得：FO∥PA，F(xiàn)O⊥EO，AO＝CO。

由PF＝CF，F(xiàn)O∥PA，得：FO＝PA。

由AE＝BE，AO＝CO，得：EO＝BC。

由PA⊥面ABCD，F(xiàn)O∥PA，得：FO⊥面ABCD，∴∠FEO就是EF與面ABCD所成的角。

∵PA⊥面ABCD，∴PA⊥AD，又∠PDA＝45°，∴PA＝AD，結(jié)合證得的FO＝PA，

得：FO＝AD。

∵ABCD是矩形，∴AD＝BC，結(jié)合證得的EO＝BC，得：EO＝ AD。

由FO＝AD，EO＝AD，F(xiàn)O⊥EO，得：∠FEO＝45°。

即：EF與面ABCD所成的角為45°。

考點(diǎn)：本題主要考查立體幾何中的平行關(guān)系、垂直關(guān)系，角的計(jì)算。

點(diǎn)評(píng)：中檔題，立體幾何題，是高考必考內(nèi)容，往往涉及垂直關(guān)系、平行關(guān)系、角、距離、體積的計(jì)算。在計(jì)算問(wèn)題中，有“幾何法”和“向量法”。利用幾何法，要遵循“一作、二證、三計(jì)算”的步驟，利用向量則能簡(jiǎn)化證明過(guò)程。