题目内容
如图(1),在直角梯形ABCP中,BC∥AP,AB⊥BC,CD⊥AP,AD=DC=PD=2,E、F、G分别是线段PC,PD,BC的中点,现将△PDC折起,使平面PDC⊥平面ABCD〔如图(2)〕.(1)求证:AP∥平面EFG;
(2)求二面角G-EF-D的大小;
(3)在线段PB上确定一点Q,使PC⊥平面ADQ,试给出证明.
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证明:取AD的中点H,连HG,HF,?
∵E、F、G分别是线段PC、PD、BC的中点,?
∴EF∥DC,HG∥DC.?
∴HG∥EF,E、F、H、G四点共面.?
∴HF
面EFHG.?
∵HF∥AP,AP
面EFGH,?
∴AP∥面EFGH,即AP∥平面EFG.
?
(2)解:∵PD⊥DC,EF∥DC,?
∴DF⊥EF.又平面PDC⊥平面ABCD,且HD⊥DC,?
∴HD⊥平面PDC,EF平面PDC,由三垂线定理得HF⊥EF.?
∴∠DFH就是二面角G-EF-D的平面角. ?
在RT△HDF中,DF=
PD=1,DH=
AD=1,?
∴∠DFH=45°,即二面角GEFD的大小为45°.
(3)证法一:当点Q是线段PB中点时,有PC⊥平面ADQ.?
证明如下:?
取PC中点S,连QS、DS,则有QS∥BC,?
又BC∥AD,?
∴QS∥AD.?
∴A、D、S、Q四点共面.?
∵PD=DC,S为PC中点,?
∴PC⊥DS.?
又∵PD⊥平面ABCD,AD⊥CD,??
∴AD⊥PC.又AD∩DS=D,?
∴PC⊥平面ADSQ,即PC⊥平面ADQ.
?
证法二:建立如图所示的空间直角坐标系.设Q是线段PB上的一点,?
令
=λ
(0<λ<1),?
∵PD=AD=2,?
∴P(0,0,2),A(2,0,0),B(2,2,0),C(0,2,0).?
∴
=(-2,0,2),
=(2,2,-2),
=(0,2,-2).∴
=(2λ,2λ,-2λ).?
∴
=
+
=(-2+2λ,2λ,2-2λ).令
·
=0,
设2·2λ-2(2-2λ)=0,?
解得λ=
.?
∴当λ=
,即点Q是线段PB中点时,有AQ⊥PC.?
又∵PD⊥平面ABCD,AD⊥CD,?
∴AD⊥PC.?
∴当点E是线段PB中点时,有PC⊥平面ADQ.?
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