如图1,在平面四边形ACPE中,D为AC中点,AD=DC=PD=2,AE=1,且AE⊥AC,PD⊥AC,现沿PD折起使∠ADC=90°,
如图1,在平面四边形ACPE中,D为AC中点,AD=DC=PD=2,AE=1,且AE⊥AC,PD⊥AC,现沿PD折起使∠ADC=90°,得到立体图形(如图2),又B为平面...
如图1,在平面四边形ACPE中,D为AC中点,AD=DC=PD=2,AE=1,且AE⊥AC,PD⊥AC,现沿PD折起使∠ADC=90°,得到立体图形(如图2),又B为平面ADC内一点,并且ABCD为正方形,设F,G,H分别为PB,EB,PC的中点.(1)求三棱锥P-GHF的体积;(2)在线段PC上是否存在一点M,使直线FM与直线PA所成角为60°?若存在,求出线段的长;若不存在,请说明理由.
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(1)∵F、G分别为PB、BE的中点,
∴FG∥PE,
又∵FG?平面PED,PE?平面PED,
∴FG∥平面PED,同理,FH∥平面PED.
且HF=0.5AD=1,GF=0.5PE=
.
∴HF与GF的夹角等于AD与PE的夹角(设为θ),易得,sinθ=
;
∵平面HFG∥平面PDAE,
∴P到平面GHF的距离即HG到平面PDAE的距离,
过H作PD的垂线,垂足为M,则HM=1为P到平面GHF的距离.
VP-GHF=
×
×1×
×
×1=
.
(2)∵EA⊥平面ABCD,EA∥PD,
∴PD⊥平面ABCD,∴PD⊥AD,PD⊥CD.
又∵四边形ABCD是正方形,∴AD⊥CD.
以D为坐标原点,DA,DC,DP分别为x轴,y轴,z轴,建立空间直角坐标系,
∵AD=PD=2EA=2,
∴D(0,0,0),P(0,0,2),A(2,0,0),C(0,2,0),B(2,2,0),E(2,0,1),
假设在线段PC上存在一点M使直线FM与直线PA所成的角为60°,
由题意可设
=λ
,其中0≤λ≤1.
∴FG∥PE,
又∵FG?平面PED,PE?平面PED,
∴FG∥平面PED,同理,FH∥平面PED.
且HF=0.5AD=1,GF=0.5PE=
| ||
2 |
∴HF与GF的夹角等于AD与PE的夹角(设为θ),易得,sinθ=
| ||
5 |
∵平面HFG∥平面PDAE,
∴P到平面GHF的距离即HG到平面PDAE的距离,
过H作PD的垂线,垂足为M,则HM=1为P到平面GHF的距离.
VP-GHF=
1 |
3 |
1 |
2 |
| ||
2 |
| ||
5 |
1 |
12 |
(2)∵EA⊥平面ABCD,EA∥PD,
∴PD⊥平面ABCD,∴PD⊥AD,PD⊥CD.
又∵四边形ABCD是正方形,∴AD⊥CD.
以D为坐标原点,DA,DC,DP分别为x轴,y轴,z轴,建立空间直角坐标系,
∵AD=PD=2EA=2,
∴D(0,0,0),P(0,0,2),A(2,0,0),C(0,2,0),B(2,2,0),E(2,0,1),
假设在线段PC上存在一点M使直线FM与直线PA所成的角为60°,
由题意可设
PM |
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