Question

【題目】如圖，四棱錐P﹣ABCD的底面是正方形，PA⊥底面ABCD，PA=AD，點(diǎn)M是PD的中點(diǎn)，作ME⊥PC，交PC于點(diǎn)E．

（1）求證：PB∥平面MAC；
（2）求證：PC⊥平面AEM；
（3）求二面角A﹣PC﹣D的大小．

Answer 1

【答案】
（1）證明：如圖建立空間直角坐標(biāo)系D﹣xyz，設(shè)AD=1．

， ，所以 ，

即PB∥MG，因此，PB∥平面MAC

（2）證明： ， ，

故 ，

所以PC⊥AM，又PC⊥EM，

所以 PC⊥平面AEM

（3）解：由（2）知PC⊥AE，故MEA是二面角A﹣PC﹣D的平面角．

設(shè)E=（x，y，z），則 ．因?yàn)? ，

所以（x，y，z﹣1）=k（1，1，﹣1），

即x=k，y=k，z=1﹣k．

所以 ，

所以k= ，點(diǎn) ．

又點(diǎn) ，所以 ， =（ ， ，﹣ ），

故 ，

所以∠MEA=60°，即二面角A﹣PC﹣D的大小為60°

【解析】（1）建立空間坐標(biāo)系，求出直線對(duì)應(yīng)的向量，利用向量法即可證明PB∥平面MAC；（2）根據(jù)線面垂直的判定定理結(jié)合向量法即可證明PC⊥平面AEM；（3）根據(jù)二面角的定義作出二面角的平面角，結(jié)合向量即可求二面角A﹣PC﹣D的大小．
【考點(diǎn)精析】關(guān)于本題考查的直線與平面平行的判定和直線與平面垂直的判定，需要了解平面外一條直線與此平面內(nèi)的一條直線平行，則該直線與此平面平行；簡(jiǎn)記為：線線平行，則線面平行；一條直線與一個(gè)平面內(nèi)的兩條相交直線都垂直，則該直線與此平面垂直；注意點(diǎn)：a)定理中的“兩條相交直線”這一條件不可忽視；b)定理體現(xiàn)了“直線與平面垂直”與“直線與直線垂直”互相轉(zhuǎn)化的數(shù)學(xué)思想才能得出正確答案．