题目内容

如图所示,四棱锥P-ABCD中,PA⊥底面ABCD,底面ABCD是直角梯形,∠BAD=∠ABC=90°,PA=AD=2,AB=BC=1.试问在线段PA上是否存在一点M到平面PCD的距离为
3
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?若存在,试确定M点的位置;若不存在,请说明理由.
考点:点、线、面间的距离计算
专题:空间位置关系与距离,空间角
分析:取AD中点E,连接CE,由四边形ABCE是平行四边形,平行四边形ABCE是矩形,从而△ACD是等腰直角三角形,进而CD⊥面PCA,面PCD⊥面PCA,作MF⊥PC于F,由△PMF∽△PCA,能求出PM.
解答: 解:存在M,取AD中点E,连接CE,∵AD=2,AC=1,E是AD中点,∴BC
.
AE,
∴四边形ABCE是平行四边形,∵∠BAD=90°,
∴平行四边形ABCE是矩形,
∴CE⊥AD,∵AE=ED,∴CA=CD,
∵CE=AE=ED=1,AC=CD=
2
,PC=
3

∴△ACD是等腰直角三角形,
∴AC⊥CD,∵PA⊥面ABCD,∴PA⊥CD,∴CD⊥面PCA,
∵CD在面PCD内,∴面PCD⊥面PCA,
∵面PCD∩面PCA=PC,∴作MF⊥PC于F,
∴MF⊥面PCD,MF=
3
3

∵△PMF∽△PCA,∴
MF
AC
=
PM
PC

3
3
2
=
PM
3
,解得PM=
2
2
点评:本题考查满足条件的点的位置的确定、平面与平面垂直的性质定理、勾股定理、二面角的求解等基础知识,意在考查方程思想、等价转化思想等数学思想方法和考生的空间想象能力、逻辑推理能力和运算求解能力.
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