如圖13,正方形AMDE的邊長爲2,B,C分別爲AM,MD的中點.在五棱錐PABCDE中,F爲棱PE的中...
問題詳情:
如圖13,正方形AMDE的邊長爲2,B,C分別爲AM,MD的中點.在五棱錐P ABCDE中,F爲棱PE的中點,平面ABF與棱PD,PC分別交於點G,H.
(1)求*:AB∥FG;
(2)若PA⊥底面ABCDE,且PA=AE,求直線BC與平面ABF所成角的大小,並求線段PH的長.
圖13
【回答】
解:(1)*:在正方形AMDE中,因爲B是AM的中點,所以AB∥DE.
又因爲AB⊄平面PDE,
所以AB∥平面PDE.
因爲AB⊂平面ABF,且平面ABF∩平面PDE=FG,
所以AB∥FG.
(2)因爲PA⊥底面ABCDE,
所以PA⊥AB,PA⊥AE.
建立空間直角座標系Axyz,如圖所示,則A(0,0,0),B(1,0,0),C(2,1,0),P(0,0,2),F(0,1,1),=(1,1,0).
設平面ABF的法向量爲n=(x,y,z),則
即
令z=1,則y=-1.所以n=(0,-1,1).
設直線BC與平面ABF所成角爲α,則
sin α=|cos〈n,〉|==.
因此直線BC與平面ABF所成角的大小爲.
設點H的座標爲(u,v,w).
因爲點H在棱PC上,所以可設=λ(0<λ<1).
即(u,v,w-2)=λ(2,1,-2),所以u=2λ,v=λ,w=2-2λ.
因爲n是平面ABF的一個法向量,
所以n·=0,
即(0,-1,1)·(2λ,λ,2-2λ)=0,
解得λ=,所以點H的座標爲.
所以PH==2.
知識點:空間中的向量與立體幾何
題型:解答題