Question

如圖，PA⊥平面ABCD，四邊形ABCD是矩形，PA=AB=1，PD與平面ABCD所成的角是30°，點(diǎn)F是PB的中點(diǎn)，點(diǎn)E在邊BC上移動．
（1）當(dāng)點(diǎn)E為BC的中點(diǎn)時，試判斷EF與平面PAC的位置關(guān)系，并求出EF到平面PAC的距離；
（2）命題：“不論點(diǎn)E在邊BC上何處，都有PE⊥AF”，是否成立，并說明理由．

Answer 1

解：（1）當(dāng)點(diǎn)E為BC的中點(diǎn)時，EF與平面PAC平行．
∵在△PBC中，E、F分別為BC、PB的中點(diǎn)，∴EF∥PC又EF?平面PAC
而PC?平面PAC
∴EF∥平面PAC．
所以：點(diǎn)E到平面PAC的距離和EF到平面PAC的距離相等．
∵PD與平面ABCD所成的角是30°，
∴PD=，AC=2．
設(shè)E到平面PAC的距離為h．
∵V_E-PAC=v_P-AEC?•h•S_△PAC=•PA•S_△AEC?h===．
所以：EF到平面PAC的距離為：．
（2）∵PA⊥平面ABCD，BE?平面ABCD，∴EB⊥PA．又EB⊥AB，AB∩AP=A，AB，AP?平面PAB，∴EB⊥平面PAB，
又AF?平面PAB，∴AF⊥BE．
又PA=AB=1，點(diǎn)F是PB的中點(diǎn)，∴AF⊥PB，又∵PB∩BE=B，PB，BE?平面PBE，∴AF⊥平面PBE．
∵PE?平面PBE，∴AF⊥PE．
即不論點(diǎn)E在邊BC上何處，都有PE⊥AF成立．
即命題成立．
分析：（1）由題設(shè)中的條件E，F(xiàn)為中點(diǎn)可得EF∥PC，由此可判斷出EF與平面PAC的位置關(guān)系是平行，再根據(jù)體積相等即可求出EF到平面PAC的距離；
（2）由題設(shè)條件及圖形可得出AF⊥平面PBE，由線面垂直的定義可得出無論點(diǎn)E在邊BC的何處兩線都垂直．
點(diǎn)評：本題中涉及到點(diǎn)、線、面間的距離計(jì)算．一般在求點(diǎn)到面的距離當(dāng)垂線直接不好求時，常用體積相等來求．