如图,在三棱锥P-ABC中,PA⊥平面ABC,∠BAC=π2,PA=2,AB=AC=4,点D、E、F分别为BC、AB、A

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  • 解题思路:(I)欲证EF⊥平面PAD,根据直线与平面垂直的判定定理可知只需证EF与平面PAD内两相交直线垂直,而PA⊥EF,EF⊥AD,PA∩AD=A,满足定理的条件;

    (II)设EF与AD相交于点G,连接PG,过A做AO⊥平面PEF,则O在PG上,所以线段AO的长为点A到平面PEF的距离,在三角形PAG中求出AO,即得到了点A到平面PEF的距离;

    (III)过A做AH⊥PF,垂足为H,连接EH,根据二面角平面角的定义可知∠EHA为二面角E-PF-A的一个平面角,在直角三角形EHA中求出此角的正切值,最后用反三角函数表示即可.

    (I)∵PA⊥平面ABC,∴PA⊥EF,

    AD为PD在平面ABC内的射影.

    又∵点E、F分别为AB、AC的中点,∴EF∥BC

    在△ABC中,由于AB=AC,故AD⊥BC,

    所以EF⊥AD,∴PA⊥EF,EF⊥AD

    ∴EF⊥平面PAD(4分)

    (II)设EF与AD相交于点G,连接PG.

    ∵EF⊥平面PAD,∴面PEF⊥dmPAD,交线为PG,

    过A做AO⊥平面PEF,则O在PG上,

    所以线段AO的长为点A到平面PEF的距离

    在Rt△PAG中,PA=2,AG=

    2,∴AO=

    2

    3

    3

    即点A到平面PEF的距离为

    2

    3

    3(8分)

    (III)∵PA⊥平面ABC,∠BAC=

    π

    2∴BA⊥平面PAC.

    过A做AH⊥PF,垂足为H,连接EH.

    则EH⊥PF

    所以∠EHA为二面角E-PF-A的一个平面角.

    在Rt△EAH中,EA=2,AH=

    2,∴tan∠EHA=

    2

    2=

    2

    即二面角E-PF-A的正切值为

    2.∴二面角E−PF−A的大小arttan

    点评:

    本题考点: 与二面角有关的立体几何综合题;直线与平面垂直的判定;点、线、面间的距离计算.

    考点点评: 本题主要考查了直线与平面垂直的判定,以及点到平面的距离和二面角的度量,考查空间想象能力,几何逻辑推理能力,以及计算能力.