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manfen5.com 满分网已知:如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是矩形,PA⊥平面ABCD,PA=AB=1,BC=2.
(Ⅰ)求证:平面PDC⊥平面PAD;
(Ⅱ)若E是PD的中点,求异面直线AE与PC所成角的余弦值;
(Ⅲ)在BC边上是否存在一点G,使得D点到平面PAG的距离为1?若存在,求出BG的值;若不存在,请说明理由.
法一:(Ⅰ)要证平面PDC⊥平面PAD,只需证明平面PDC的中心CD,垂直平面PAD内的两条相交直线PA、AD即可; (Ⅱ)CD的中点为F,连接EF、AF,说明∠AEF是异面直线AE与PC所成角或其补角,解三角形求异面直线AE与PC所成角的余弦值; (Ⅲ)在BC边上存在一点G,设BG=x,过点D作DM⊥AG于M.利用,推出线段DM的长是点D到平面PAG的距离为1. 法二:建立空间直角坐标系,推出证明CD⊥平面PAD,然后证明 平面PDC⊥平面PAD;利用求解(Ⅱ).则G(1,x,0).利用2S△ADG=S矩形ABCD,求出x的值,即可确定存在一点G. 法一:(Ⅰ)证明:∵PA⊥平面ABCD, ∴PA⊥CD.(1分) ∵四边形ABCD是矩形, ∴AD⊥CD. 又PA∩AD=A ∴CD⊥平面PAD.(3分) 又∵CD⊂平面PDC, ∴平面PDC⊥平面PAD.(5分) (Ⅱ)【解析】 设CD的中点为F,连接EF、AF. ∵E是PD中点, ∴EF∥PC. ∴∠AEF是异面直线AE与PC所成角或其补角.(7分) 由PA=AB=1,BC=2,计算得,,,,(9分) ∴异面直线AE与PC所成角的余弦值为.(10分) (Ⅲ)【解析】 假设在BC边上存在点G,使得点D到平面PAG的距离为1. 设BG=x,过点D作DM⊥AG于M. ∵PA⊥平面ABCD, ∴PA⊥DM,PA∩AG=A. ∴DM⊥平面PAG. ∴线段DM的长是点D到平面PAG的距离,即DM=1.(12分) 又, 解得. 所以,存在点G且当时,使得点D到平面PAG的距离为1.(14分) 法二:以A为原点,AB所在直线为x轴,AD所在直线为y轴, AP所在直线为z轴建立空间直角坐标系,则A(0,0,0), B(1,0,0),C(1,2,0), D(0,2,0),E(0,1,), P(0,0,1). ∴=(-1,0,0),=(0,2,0),=(0,0,1),=(0,1,), =(1,2,-1).(2分) (Ⅰ)∵, ∴CD⊥AD. ∵, ∴CD⊥AP. 又AP∩AD=A, ∴CD⊥平面PAD.(5分) ∵CD⊂平面PAD, ∴平面PDC⊥平面PAD.(7分) (Ⅱ)∵=,(9分) ∴异面直线AE与PC所成角的余弦值为.(10分) (Ⅲ)假设BC边上存在一点G满足题设条件,令BG=x,则G(1,x,0). 作DQ⊥AG于Q, ∵PA⊥平面ABCD, ∴PA⊥DQ. 又PA∩AG=A, ∴DQ⊥面PAG. ∴线段DQ的长是点D到平面PAG的距离,即DQ=1.(12分) ∵2S△ADG=S矩形ABCD, ∴. ∴. 又, ∴. 故存在点G,当BG=时,使点D到平面PAG的距离为1.(14分)
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考点分析:
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abcdefghijklm
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nopqrstuvwxyz
14151617181920212223242526
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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