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【题目】如图,正四棱锥SABCD中,SAAB=2,EFG分别为BCSCCD的中点.设P为线段FG上任意一点.

(1)求证:EPAC

(2)当P为线段FG的中点时,求直线BP与平面EFG所成角的余弦值.

【答案】(1)见解析;(2)

【解析】试题分析:(1)先证AC⊥平面SBD,再证平面EFG∥平面BSD,即得AC⊥平面GEF,因此可得EPAC;(2)过BBHGEH,根据三垂线定理可得∠BPH就是直线BP与平面EFG所成的角.再解三角形可得直线BP与平面EFG所成角的余弦值.

试题解析:(1)证明 设ACBDO点,

SABCD为正四棱锥,

SO⊥底面ABCDBDAC

AC平面ABCD

SOAC,∵BDSOO

BD平面SBDSO平面SBD

AC⊥平面SBD

EFG分别为BCSCCD的中点,

FGSDBDEG.

FGEGGSDBDD

FG平面EFGEG平面EFG

SDBSDBD平面BSD

∴平面EFG∥平面BSD

AC⊥平面GEF.

又∵PE平面GEF,∴PEAC.

(2)解 过BBHGEH,连接PH

BDACBDGH

BHAC

由(1)知AC⊥平面GEF

BH⊥平面GEF.

∴∠BPH就是直线BP与平面EFG所成的角.

在Rt△BHP中,BHPHPB

故cos∠BPH.

点睛:垂直、平行关系证明中应用转化与化归思想的常见类型.

(1)证明线面、面面平行,需转化为证明线线平行.

(2)证明线面垂直,需转化为证明线线垂直.

(3)证明线线垂直,需转化为证明线面垂直.

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