(2014•浙江二模)如图,已知四棱锥,底面ABCD为菱形,PA⊥平面ABCD,PA=AB=2,∠ABC=60°,E是C

(2014•浙江二模)如图,已知四棱锥,底面ABCD为菱形,PA⊥平面ABCD,PA=AB=2,∠ABC=60°,E是CD的中点,F为PC上一点,满足FC=2PF.
(1)证明:AE⊥PB;
(2)求直线AF与平面PCD所成角的正弦值.
ldc011 1年前 已收到1个回答 举报

在风雪中飘零 幼苗

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解题思路:(1)通过已知条件证明AE⊥平面PAB,进而可得直线与直线的垂直;
(2)过A作AM⊥PE,垂足为M,可证∠AFM即为直线线AF与平面PCD所成角,分别在RT△PAE和RT△PAC中,求解AM和AF,由正弦函数的定义可得.

(1)∵四边形ABCD为菱形,∠ABC=60°,
∴△ACD为正三角形,
∵E是CD的中点,∴AE⊥CD,
又∵AB∥CD,∴AE⊥AB,
∵PA⊥平面ABCD,AE⊂平面ABCD,∴PA⊥AE,
又AB⊂平面PAB,PA⊂平面PAB且PA∩AB=A,
∴AE⊥平面PAB,又PB⊂平面PAB,
∴AE⊥PB
(2)∵PA⊥平面ABCD,CD⊂平面ABCD,∴PA⊥CD,
∵AE⊥CD,PA⊂平面PAE,AE⊂平面PAE,且AE∩PA=A,
∴CD⊥平面PAE,又CD⊂平面PCD,∴平面PCD⊥平面PAE,
过A作AM⊥PE,垂足为M,又平面PCD∩平面PAE=PE,AM⊂平面PAE,
∴AM⊥平面PCD,∠AFM即为直线线AF与平面PCD所成角,
在RT△PAE中,AE=

3
2AB=
3,PA=2,∴AM=
2
21
7,
在RT△PAC中,AC=AB=2,PA=2,∴AF=
2
5
3,
在RT△AMF中,sin∠AFM=[AM/AF]=
3
105
35,
∴直线AF与平面PCD所成角的正弦值为:
3
105
35

点评:
本题考点: 直线与平面所成的角;直线与平面垂直的性质.

考点点评: 本题考查直线与平面的位置关系,涉及线面角和垂直的判定和性质,属中档题.

1年前

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