如图,在四棱锥P-ABCD中,PA⊥平面ABCD,四边形ABCD为正方形,PA=AB,G为PD中点,E在AB上,平面PE

如图,在四棱锥P-ABCD中,PA⊥平面ABCD,四边形ABCD为正方形,PA=AB,G为PD中点,E在AB上,平面PEC⊥平面PCD.
(1)求证:AG⊥平面PCD;
(2)求证:AG∥平面PEC;
(3)试问在棱AD上是否存在点H,使得二面角H-PC-E的大小为60°?若存在,请确定点H的位置;若不存在,请说明理由.
mandy1 1年前 已收到1个回答 举报

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解题思路:(1)由AG⊥PD,CD⊥AG证明AG⊥平面PCD.(2)取PC的中点F,连接FG,EF.AG∥平面PEC;(3)取AD的中点H,连接HG,则∠HFE是二面角H-PC-E的平面角;
可证∠HFE=60°.

(1)证明:∵四边形ABCD为正方形,PA=AB,
∴PA=AB=AD,
又∵G为PD中点,
∴AG⊥PD;
∵PA⊥平面ABCD;∴平面PAD⊥平面ABCD,
∵CD⊥AD,
∴CD⊥平面PAD,
∴CD⊥AG,
∴AG⊥平面PCD;
(2)取PC的中点F,连接FG,EF.
则GF∥AE,且GF=AE;
则四边形AEFG是平行四边形,
则AG∥EF,
∴AG∥平面PEC
(3)取AD的中点H,连接HG,则∠HFE是二面角H-PC-E的平面角;
则设PA=a,则
PE2=a2+([a/2])2
PC=
3a,
则EF=
PE2−(
PC
2)2
=

5a2
4−
3a2
4=

2a
2;
同理得,HF=

2a
2;
又∵EH=
(
a
2)2+(
a
2)2 =

2a
2;
∴△EFH为等边三角形,
则∠HFE=60°
故存在H,H是AD的中点.

点评:
本题考点: 二面角的平面角及求法;直线与平面平行的判定;直线与平面垂直的判定.

考点点评: 本题考查了线面垂直的判定,线面平行的判定,及二面角的做法,属于中档题.

1年前

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