【題目】如圖,四棱錐P﹣ABCD的底面ABCD為矩形,PA⊥平面ABCD,點E是棱PD的中點,點F是PC的中點. (Ⅰ)證明:PB∥平面AEC;
(Ⅱ)若底面ABCD為正方形, ,求二面角C﹣AF﹣D大。

【答案】證明:(Ⅰ)連接BD,設(shè)AC∩BD=O,連結(jié)OE,

∵四邊形ABCD為矩形,∴O是BD的中點,

∵點E是棱PD的中點,∴PB∥EO,

又PB平面AEC,EO平面AEC,

∴PB∥平面AEC.

(Ⅱ)由題可知AB,AD,AP兩兩垂直,

分別以 、 、 的方向為坐標(biāo)軸方向建立空間直角坐標(biāo)系.

設(shè)由 可得AP=AB,

于是可令A(yù)P=AB=AD=2,則

A(0,0,0),B(2,0,0),C(2,2,0),D(0,2,0),P(0,0,2),E(0,1,1),F(xiàn)(1,1,1)

設(shè)平面CAF的一個法向量為 .由于 ,

,解得x=﹣1,所以

∵y軸平面DAF,∴設(shè)平面DAF的一個法向量為

,∴ ,解得z=﹣1,

.∴二面角C﹣AF﹣D的大小為60°.


【解析】(Ⅰ)連接BD,設(shè)AC∩BD=O,連結(jié)OE,推導(dǎo)出PB∥EO,由此能證明PB∥平面AEC.(Ⅱ)分別以 、 、 的方向為坐標(biāo)軸方向建立空間直角坐標(biāo)系,利用向量法能求出二面角C﹣AF﹣D的大。
【考點精析】關(guān)于本題考查的直線與平面平行的判定,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;簡記為:線線平行,則線面平行才能得出正確答案.

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