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【题目】如图正方形AMDE的边长为2BC分别为AMMD的中点在五棱锥PABCDEF为棱PE的中点平面ABF与棱PDPC分别交于点GH.

(1)求证ABFG

(2)PA⊥底面ABCDEPAAE.求直线BC与平面ABF所成角的大小并求线段PH的长

【答案】(1)详见解析(2)点H的坐标为()PH2.

【解析】试题分析:1)运用线面平行的判定定理和性质定理即可证得;(2)由于PA⊥底面ABCDE,底面AMDE为正方形,建立如图的空间直角坐标系Axyz,分别求出ABCEPF,及向量BC的坐标,设平面ABF的法向量为n=xyz),求出一个值,设直线BC与平面ABF所成的角为α,运用sinα=|cosn |,求出角α;设Huvw),再设 (0λ1),用λ表示H的坐标,再由n =0,求出λ和H的坐标,再运用空间两点的距离公式求出PH的长.

试题解析:

(1)在正方形AMDE中,因为BAM的中点,所以ABDE.

又因为AB平面PDE,所以AB∥平面PDE.

因为AB平面ABF,且平面ABF平面PDEFC

所以ABFG.

(2)因为PA⊥底面ABCDE,所以PAABPAAE.

如图建立空间直角坐标系Axyz

A(0,0,0),B(1,0,0),C(2,1,0),P(0,0,2),F(0,1,1),=(1,1,0).

设平面ABF的法向量为n=(xyz),则

z=1,则y=-1.所以n=(0,-1,1).

设直线BC与平面ABF所成角为α,则

sinα=|cos<n >|=||=.

因此直线BC与平面ABF所成角的大小为.

设点H的坐标为(uvw).

因为点H在棱PC上,所以可设λ (0<λ<1),

(uvw-2)=λ(2,1,-2),

所以u=2λuλw=2-2λ.

因为n是平面ABF的法向量,所以n·=0,

(0,-1,1)·(2λλ,2-2λ)=0.

解得λ,所以点H的坐标为().

所以PH=2.

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