(2008•闸北区一模)如图,平面PAD⊥平面ABCD,ABCD为正方形,∠PAD=90°,且PA=AD,E、F分别是线

(2008•闸北区一模)如图,平面PAD⊥平面ABCD,ABCD为正方形,∠PAD=90°,且PA=AD,E、F分别是线段PA、CD的中点.
(Ⅰ)求证:PA⊥平面ABCD;
(Ⅱ)求EF和平面ABCD所成的角α;
(Ⅲ)求异面直线EF与BD所成的角β.
明媚苏小绵 1年前 已收到1个回答 举报

lyn395060 花朵

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解题思路:(Ⅰ)欲证PA⊥平面ABCD,只需证明PA垂直平面ABCD上的两条相交直线,再根据平面PAD⊥平面ABCD,则再平面PAD上作交线AD的垂线,一定垂直平面ABCD,由,∠PAD=90°,问题得证.
(Ⅱ)欲求EF和平面ABCD所成的角的大小,即求直线EF与它在平面ABCD内的射影所成角的大小,由已知找到直线EF在平面ABCD内的射影,再把角放入三角形中通过解三角形,解出此角即可.
(Ⅲ)欲求异面直线EF与BD所成的角的大小,只需平移两条异面直线中的一条,使它们成为相交直线,则相交直线所成的锐角或直角,就是异面直线所成角,再放入三角形中,通过解三角形,求出此角.

解(Ⅰ)证明:由已知PA⊥AD,AB⊥AD,
所以∠PAB为平面PAD与平面ABCD所成二面角的平面角,
由已知:平面PAD⊥平面ABCD,得PA⊥AB
又AB⊂平面ABCD,AD⊂平面ABCD,且AB与AD相交
∴PA⊥平面ABCD.
(Ⅱ)连接AF,则∠AFE即为α,
在△AFE中,可求得α=arctan

5
5
(Ⅲ)取BC的中点M,连接EM、FM,则FM∥BD,
∴∠EFM(或其补角)就是异面直线EF与BD所成的角.
可求得EM=
EA2+AM2=
6,同理EF=
6,又FM=
1
2BD=
2,
∴在△MFE中,cos∠EFM=
EF2+FM2−ME2
2EF•FM=

3
6,
故异面直线EF与BD所成角为arccos

3
6.

点评:
本题考点: 直线与平面垂直的判定;异面直线及其所成的角;直线与平面所成的角.

考点点评: 本题主要考查了立体几何中,线面垂直的证明,以及线面角,异面直线所成角的求法,属于立体几何中的常规题.

1年前

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