题目内容

【题目】如图所示,该几何体是由一个直三棱柱ABE﹣DCF和一个四棱锥P﹣ABCD组合而成,其中EF=EA=EB=2,AE⊥EB,PA=PD,平面PAD∥平面EBCF.

(1)证明:平面PBC∥平面AEFD;

(2)求直线AP与平面PCD所成角的正弦值.

【答案】(1)见解析(2).

【解析】

(1)取EF中点O,BC中点G,AD中点H,连结OH,PH,OG,PG,证明OH∥PG,AD∥BC,故得证.

(2)以O为原点,OE为x轴,OG为y轴,OH为z轴,建立空间直角坐标系,计算平面PCD的法向量,借助线面角的向量公式即得解.

证明:取EF中点O,BC中点G,AD中点H,连结OH,PH,OG,PG,

由题意得PH2=OH=OG,

∴PHOG,∴四边形PHOG是平行四边形,∴OH∥PG,

∵ABDC,∴四边形ABCD是平行四边形,∴AD∥BC,

∵AD∩OH=H,BC∩PG=G,

∴平面PBC∥平面AEFD.

以O为原点,OE为x轴,OG为y轴,OH为z轴,建立空间直角坐标系,

则A(1,0,2),P(0,2,2),C(﹣1,2,0),D(﹣1,0,2),

(1,﹣2,0),(﹣1,0,﹣2),(﹣1,﹣2,0),

设平面PCD的法向量(x,y,z),

则,取x=2,得(2,﹣1,﹣1),

设直线AP与平面PCD所成角为θ,

则sinθ.

∴直线AP与平面PCD所成角的正弦值为.

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