如图,在四棱锥P-ABCD中,PD⊥底面ABCD,底面ABCD为正方形,PD=DC,E、F分别是AB、PB的中点.

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  • 解题思路:先以DA、DC、DP所在直线为x轴、y轴、z轴建立空间直角坐标系,设出相关点的坐标,

    (1)写出直线EF的方向向量和CD的方向向量,求两个向量的数量积,由数量积为0,即可证明两直线垂直;

    (2)先求平面DEF的法向量,再求斜线DB的方向向量,最后求这两个向量的夹角的余弦值,此值的绝对值即为所求线面角的正弦值;

    (3)先证明点F即为△PCB的外心,从而将问题转化为在平面PAD内是否存在一点G,使GF⊥平面PCB,设G(m,0,n),利用线面垂直的定义,列方程即可解得m、n的值,从而判断G的位置

    以DA、DC、DP所在直线为x轴、y轴、z轴建立空间直角坐标系(如图),设PD=DC=1

    则D(0,0,0)、A(1,0,0)、B(1,1,0)、C(0,1,0)、E(1,

    1

    2,0)、F(

    1

    2,

    1

    2,

    1

    2)、P(0,0,1).

    (1)∵

    EF=(−

    1

    2,0,

    1

    2),

    DC=(0,1,0)

    EF•

    DC=0

    ∴EF⊥CD

    (2)设平面DEF的法向量为

    n=(x,y,z).

    点评:

    本题考点: 直线与平面所成的角;三角形五心;空间中直线与直线之间的位置关系.

    考点点评: 本题主要考查了线面垂直的判定和性质,直线与平面所成角的求法,空间直角坐标系和空间向量在解决立体几何问题中的应用,有一定的难度