题目内容

【题目】如图,四棱锥P﹣ABCD中,PA⊥平面ABCD,四边形ABCD是矩形,E,F分别是AB,PD的中点,若PA=AD=3,CD=
①求证:AF∥平面PCE
②求证:平面PCE⊥平面PCD
③求直线FC与平面PCE所成角的正弦值.

【答案】解:①取PC中点G,连接EG,FG;又由F为PD中点
∴FGCD
又∵AECD
∴FGAE,即可得四边形AEFG是平行四边形
∴AF∥EG
又AF平面PCE,EG平面PCE
∴AF∥平面PCE
②∵PA⊥平面ABCD
∴平面PAD⊥平面ABCD
∵CD⊥AD,∴CD⊥平面PAD,又AF在面PAD内
∴CD⊥AF
∵PA=AD,F为PD中点
∴AF⊥PD,又∵PD∩CD=D
∴AF⊥平面PCD
又∵EG∥AF
∴EG⊥平面PCD
又∵EG平面PCE
∴平面PCE⊥平面PCD
③在平面PCD内作FH⊥PC,则FH⊥平面PCE
∴∠FCH是FC与平面PCE所成的角
在△FCH中,∴sin
∴直线FC与平面PCE所成角的正弦值为
【解析】①根据有中点找中点做出辅助线,得到三组线线平行,得到四边形是一个平行四边形,得到线线平行,根据线面平行的判断得到结论.
②要证明面面垂直,根据证明面面垂直的判断需要找一条和两个平面垂直的一条直线,根据线面垂直的判断和性质,得到结论.
③在平面PCD内作FH⊥PC,则FH⊥平面PCE,得到∠FCH是FC与平面PCE所成的角,在这个可解的三角形中,求出角的正弦值.
【考点精析】根据题目的已知条件,利用向量语言表述面面的垂直、平行关系的相关知识可以得到问题的答案,需要掌握若平面的法向量为,平面的法向量为,要证,只需证,即证;要证,只需证,即证

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