模板 2 立体几何问题(满分 15 分)如图, 已知四棱锥 PABCD,△PAD 是以 AD为斜边的等腰直角三角形,BC∥AD,CD⊥AD,PC=AD=2DC=2CB,E 为 PD 的中点
(1)证明:CE∥平面 PAB;(2)求直线 CE 与平面 PBC 所成角的正弦值
满分解答得分说明解题模板(1)证明 如图,设 PA 中点为 F,连接 EF,FB
因为 E,F 分别为 PD,PA 中点,所以 EF∥AD 且 EF=AD, (1 分)又因为 BC∥AD,BC=AD,(2 分)所以 EF∥BC 且 EF=BC,即四边形 BCEF 为平行四边形,所以 CE∥BF
(5 分)又因为 CE平面 PAB,BF平面 PAB,因此 CE∥平面 PAB
(6 分)① 能指出EF∥AD,BC∥AD 各得 1 分;② 能得到 CE∥BF,得 3 分;③ 条件 CE平面PAB 与 BF平面 PAB错 1 个扣 1 分;第一步 由线线平行得平行四边形;第二步 由线线平行得线面平行;第三步 由线线垂直得线面垂直;第四步 得出线面角;第五步 在三角形中计算各个边,求值
(2)解 分别取 BC,AD 的中点为 M,N,连接 PN 交 EF 于点 Q,连接 MQ
因为 E,F,N 分别是 PD,PA,AD 的中点,所以 Q 为EF 中点,在平行四边形 BCEF 中,MQ∥CE
(7 分)由△PAD 为等腰直角三角形得 PN⊥AD
由 DC⊥AD,BC∥AD,BC=AD,N 是 AD 的中点得BN⊥AD
因为 PN∩BN=N,所以 AD⊥平面 PBN
(9 分)由 BC∥AD 得 BC⊥平面 PBN,因为 BC平面 PBC,所以平面 PBC⊥平面 PBN
(11 分)过点 Q 作 PB 的垂线,垂足为 H,则 QH⊥平面 PBC
连接 MH,则 MH 是 MQ 在平面 PBC 上的射影