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如图已知四棱锥P—ABCD,PA⊥平面ABCD,底面ABCD为直角梯形,∠A=90°且AB∥CD,AB=CD.

(1)点F在线段PC上运动,且设=λ,问当λ为何值时,BF∥平面PAD?并证明你的结论;

(2)二面角F—CD—B为45°,求二面角B—PC—D的大小;

(3)在(2)的条件下,若AD=2,CD=3,求点A到平面PBC的距离.

答案

解:(1)当λ=1时,BF∥平面PAD.

证明:取PD中点E,则EF∥CD,

且EF=CD,又AB∥CD且AB=CD,

∴四边形ABFE为平行四边形.

∴BF∥AE.又AE平面PAD,

∴BF∥平面PAD.

(2)∵PA⊥平面ABCD,CD⊥AD,

CD⊥PD,∠PDA即是二面角的平面角∠PDA=45°,

∴△PAD为等腰直角三角形,∴AE⊥PD,∵CD⊥AD,∴AE⊥CD,

∴AE⊥平面PCD.

又BF∥AE,

∴BF⊥平面PCD.∵BF平面PBC,

∴平面PCD⊥平面PBC,即二面角B—PC—D的大小为90°.

(3)在平面PCD内作EH⊥PC于点H,由平面PCD⊥平面PBC且平面PCD∩平面PBC=PC知:EH⊥平面PBC.

在Rt△PCD中,PC=,

在Rt△PEF 中,EH·PF=PE·EF,将PE=,PF=,EF=代入得

EH=.即点E到平面PBC的距离为.

又∵AE∥BF,∴AE∥平面PBC,

∴点A到平面PBC的距离为.

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