题目内容
【题目】如图,正四棱锥S-ABCD中,SA=AB=2,E,F,G分别为BC,SC,CD的中点.设P为线段FG上任意一点.
(1)求证:EP⊥AC;
(2)当P为线段FG的中点时,求直线BP与平面EFG所成角的余弦值.
【答案】(1)见解析;(2)
【解析】试题分析:(1)先证AC⊥平面SBD,再证平面EFG∥平面BSD,即得AC⊥平面GEF,因此可得EP⊥AC;(2)过B作BH⊥GE于H,根据三垂线定理可得∠BPH就是直线BP与平面EFG所成的角.再解三角形可得直线BP与平面EFG所成角的余弦值.
试题解析:(1)证明 设AC交BD于O点,
∵S-ABCD为正四棱锥,
∴SO⊥底面ABCD,BD⊥AC,
又AC平面ABCD,
∴SO⊥AC,∵BD∩SO=O,
BD平面SBD,SO平面SBD,
∴AC⊥平面SBD,
∵E,F,G分别为BC,SC,CD的中点,
∴FG∥SD,BD∥EG.
又FG∩EG=G,SD∩BD=D,
FG平面EFG,EG平面EFG,
SDBSD,BD平面BSD,
∴平面EFG∥平面BSD,
∴AC⊥平面GEF.
又∵PE平面GEF,∴PE⊥AC.
(2)解 过B作BH⊥GE于H,连接PH,
∵BD⊥AC,BD∥GH,
∴BH∥AC,
由(1)知AC⊥平面GEF,
则BH⊥平面GEF.
∴∠BPH就是直线BP与平面EFG所成的角.
在Rt△BHP中,BH=,PH=,PB=,
故cos∠BPH==.
点睛:垂直、平行关系证明中应用转化与化归思想的常见类型.
(1)证明线面、面面平行,需转化为证明线线平行.
(2)证明线面垂直,需转化为证明线线垂直.
(3)证明线线垂直,需转化为证明线面垂直.
练习册系列答案
相关题目