如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是矩形,侧棱PA垂直于底面,E、F分别是AB、PC的中点.(1)求证:CD⊥P

2025-05-16 08:17:22
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回答1:

证明:(1)∵PA⊥底面ABCD,CD?平面ABCD,
∴PA⊥CD.
又∵CD⊥AD,CD⊥平面PAD.
∴CD⊥PD.(4分)
(2)取PD中点M,连接FM,AM,
∵F为PC中点
∴FM∥CD,FM=

1
2
CD
∵E为AB中点,ABCD为矩形,
∴AE∥CD,AE=
1
2
CD

∴AE∥FM,AE=FM,
∴AEFM是平行四边形,
∴EF∥AM,
∵AM?平面PAD,
∴EF∥平面PAD,(8分)
解:(3)取CD中点G,连接FG,EG
∵E,G为矩形ABCD中AB,CD中点,
∴EG⊥CD.
∵F,G为PC,CD中点,
∴FG∥PD,FG=
1
2
PD

∵PD⊥CD,
∴FG⊥CD.
∴∠FGE为二面角P-CD-A的平面角
∵∠PAD=90°,M为PD中点,
∴EF=AM=
1
2
PD,
∴EF=FG
又∵FG⊥CD,EG⊥CD,FG∩EG=G,
∴CD⊥平面EFG,
∵EF?平面EFG,
∴CD⊥EF,
∵FG?面PCD,CD?面PCD,FG∩CD=G,
∴当EF⊥FG即∠EFG=90°时,EF⊥面PCD,此时∠FGE=45°(12分)