如圖,在四棱錐P-ABCD中,PA⊥面ABCD,四邊形ABCD是正方形,PA=AB=1,G是PD的中點,E是AB的中點
(1)求證:GA⊥面PCD;
(2)求證:GA∥面PCE;
(3)求點G到面PCE的距離.
分析:(1)欲證GA⊥面PCD,根據(jù)直線與平面垂直的判定定理可知只需證AG與平面PCD內(nèi)兩相交直線垂直,根據(jù)CD⊥AD,CD⊥PA,可證得CD⊥平面PAD,從而CD⊥AG,又PD⊥AG滿足線面垂直的判定定理條件;
(2)欲證GA∥面PCE,根據(jù)直線與平面平行的判定定理可知只需證AG與平面PEC內(nèi)一直線平行,作EF⊥PC于F,根據(jù)面面垂直的性質(zhì)可知EF⊥平面PCD,而AG⊥平面PCD,則EF∥AG,又AG?面PEC,EF?面PEC,滿足定理所需條件;
(3)由AG∥平面PEC知A、G兩點到平面PEC的距離相等先求出VP-AEC的體積,再根據(jù)VP-AEC=VA-PEC建立等式關(guān)系,從而求出G點到平面PEC的距離.
解答:解:(1)證明:∵CD⊥AD,CD⊥PA
∴CD⊥平面PAD∴CD⊥AG,
又PD⊥AG,∴GA⊥面PCD
(2)證明:作EF⊥PC于F,因面PEC⊥面PCD
∴EF⊥平面PCD,又由(Ⅰ)知AG⊥平面PCD
∴EF∥AG,又AG?面PEC,EF?面PEC,
∴GA∥面PCE
(3)由GA∥面PCE知A、G兩點到平面PEC的距離相等
由(2)知A、E、F、G四點共面,又AE∥CD∴AE∥平面PCD
∴AE∥GF,∴四邊形AEFG為平行四邊形,∴AE=GF
PA=AB=1,G為PD中點,F(xiàn)G
.
.
1
2
CD
∴FG=
1
2
∴AE=FG=
1
2
(9分)
VP-AEC=
1
3
(
1
2
1
2
•1)•1=
1
12

又EF⊥PC,EF=AG=
2
2

S△EPC=
1
2
PC•EF=
1
2
3
2
2
6
4

又VP-AEC=VA-PEC,∴
1
3
S△EPC•h=
1
12
,即
6
12
h=
1
12
,∴h=
6
6

∴G點到平面PEC的距離為
6
6
點評:本題主要考查了線面垂直的判定,以及線面平行的判定和點到平面的距離的度量,同時考查了空間想象能力、運算求解能力、推理論證的能力,屬于中檔題.
練習(xí)冊系列答案
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2
,∠PAB=60°.
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(1)求二面角P-CD-A的平面角正切值,
(2)求A到面PCD的距離.

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