题目内容

如图,四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是矩形,PA⊥平面ABCD,AP=AB=2,BC=2
2
,E,F分别是AD,PC的中点,
(1)证明:EF∥平面BAP;
(2)求平面BEF与平面BAP锐二面角的大小.
分析:(1)以AB为x轴,以AD为y轴,以AP为z轴,建立空间直角坐标系,得到
EF
=(1,0,1)
,平面BAP的法向量
m
=(0,1,0),由此能够证明EF∥平面BAP.
(2)求出平面BEF的法向量
n
=(
2
,2,-
2
),利用向量法能够求出平面BEF与平面BAP锐二面角.
解答:解:(1)以AB为x轴,以AD为y轴,以AP为z轴,建立空间直角坐标系,
∵四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是矩形,PA⊥平面ABCD,
AP=AB=2,BC=2
2
,E,F分别是AD,PC的中点,
∴P(0,0,2),C(2,2
2
,0),E(0,
2
,0),
∴F(1,
2
,1),∴
EF
=(1,0,1)
,
∵平面BAP的法向量
m
=(0,1,0),
∴
EF
•
m
=0,
∴
EF
∥平面BAP,
∵EF?平面BAP,∴EF∥平面BAP.
(2)∵B(2,0,0),E(0,
2
,0),F(1,
2
,1),
∴
BE
=(-2,
2
,0)
,
BF
=(-1,
2
,1)
,
设平面BEF的法向量
n
=(x,y,z),则
n
•
BE
=0
,
n
•
BF
=0
,
∴
-2x+
2
y=0
-x+
2
y+z=0
,
解得
n
=(
2
,2,-
2
),
设平面BEF与平面BAP锐二面角为α,
则cosα=|cos<
m
,
n
>|=|
0+2+0
8
•
1
|=
2
2
,
∴平面BEF与平面BAP锐二面角为
π
4
.
点评:本题考查直线与平面平行的证明,考查二面角的求法.解题时要认真审题,仔细解答,注意向量法的合理运用.
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