题目内容

【题目】如图,在四棱锥PABCD中,底面ABCD是矩形,PA⊥平面ABCDAPAB=2,BC=2EF分别是ADPC的中点.

(1)证明:PC⊥平面BEF

(2)求平面BEF与平面BAP夹角的大小.

【答案】(1)见解析(2)45°.

【解析】

试题分析:本题主要以四棱锥为几何背景考查线线垂直、线面垂直、二面角、向量法、向量垂直的充要条件等基础知识,考查学生的空间想象能力、逻辑推理能力、计算能力.第一问,利用已知的垂直关系建立空间直角坐标系,得到点的坐标,从而得到相关向量的坐标,利用向量的数量积为0,证明两直线垂直,再利用线面垂直的判定得到PC⊥平面BEF;第二问,平面BEF与平面BAP的法向量分别为,利用夹角公式求夹角的余弦,从而确定角的值.

试题解析:(1)证明:如图,

A为坐标原点,ABADAP所在直线分别为xyz轴建立空间直角坐标系.

∵APAB2BCAD,四边形ABCD是矩形,

∴ABCDP的坐标为A(0,0,0)B(2,0,0)C(2,0)D(0,0)P(0,0,2)

EF分别是ADPC的中点,∴E(00)F(11)

(2,,-2)(11)(1,0,1)

=-24202020.

∴PC⊥BFPC⊥EF.BF∩EFF

∴PC⊥平面BEF.

(2)(1)知平面BEF的一个法向量n1(2,,-2),平面BAP的一个法向量n2(0,0)

∴n1·n28.

设平面BEF与平面BAP的夹角为θ

∴θ45°.∴平面BEF与平面BAP的夹角为45°.

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