(2012•茂名二模)如圖,在邊長(zhǎng)為4的菱形ABCD中,∠DAB=60°,點(diǎn)E,F(xiàn)分別在邊CD,CB上,點(diǎn)E與點(diǎn)C,點(diǎn)D不重合,EF⊥AC,EF∩AC=O,沿EF將△CEF折起到△PEF的位置,使得平面PEF⊥平面ABFED
(1)求證:BD⊥平面POA
(2)設(shè)AO∩BD=H,當(dāng)O為CH中點(diǎn)時(shí),若點(diǎn)Q滿足
AQ
=
QP
,求直線OQ與平面PBD所成角的正弦值.
分析:(1)由菱形的性質(zhì)可得BD⊥AO,再利用面面垂直的性質(zhì)可得PO⊥平面ABFED,得到PO⊥BD,進(jìn)而得到結(jié)論;
(2)通過建立空間直角坐標(biāo)系,利用斜線的方向向量和平面的法向量的夾角即可得出.
解答:(1)證明:在菱形ABCD中,∵BD⊥AC,∴BD⊥AO,
∵EF⊥AC,∴PO⊥EF.
∵平面PEF⊥平面ABFED,平面PEF∩平面ABFED=EF,且PO?平面PEF,
∴PO⊥平面ABFED,
∵BD?平面ABFED,∴PO⊥BD,
∵AO∩PO=O,∴BD⊥平面POA.
(2)由(1)可知:AC⊥BD,
∵∠DAB=60°,BC=4,∴BH=2,CH=2
3

∵O為CH的中點(diǎn),∴PO=
3

如圖,以O(shè)為坐標(biāo)原點(diǎn),建立空間直角坐標(biāo)系O-xyz.則O(0,0,0),A(3
3
,0,0)
,
B(
3
,2,0)
,D(
3
,-2,0)
,P(0,0,
3
)

PB
=(
3
,2,-
3
)
BD
=(0,-4,0)

AQ
=
QP
,得Q為AP的中點(diǎn).
Q(
3
3
2
,0,
3
2
)
.∴
OQ
=(
3
3
2
,0,
3
2
)

設(shè)平面PBD的法向量為
n
=(x,y,z)
,
n
PB
=0
n
BD
=0
3
x+2y-
3
z=0
-4y=0
,取x=1,得y=0,z=1.
n
=(1,0,1)

設(shè)直線OQ與平面PBD所成的角為θ.
sinθ=|cos<
OQ
,
n
>|
=
|
n
OQ
|
|
n
| |
OQ
|
=
|
3
3
2
+
3
2
|
(
3
3
2
)2+(
3
2
)2
=
2
5
5

因此直線OQ與平面PBD所成的角的正弦值為
2
5
5
點(diǎn)評(píng):熟練掌握菱形的性質(zhì)、面面垂直的性質(zhì)、線面垂直的判定定理、通過建立空間直角坐標(biāo)系利用斜線的方向向量和平面的法向量的夾角求線面角是解題的關(guān)鍵.
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x=1+cosθ
y=sinθ
(θ為參數(shù)),則曲線C上的點(diǎn)到直線x+y+2=0的距離的最大值為
3
2
2
+1
3
2
2
+1

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3
sin
x
3
cos
x
3
-2sin2
x
3

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①x+
1
x
≥2(x≠0);②
c
a
c
b
(a>b>c>0);③
a+m
b+m
a
b
(a,b,m>0,a<b).

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