空间向量与空间位置关系 [例1] 如图所示,已知PA⊥平面ABCD,ABCD为矩形,PA=AD,M,N分别为AB,PC的中点.求证:
(1)MN∥平面PAD;
(2)平面PMC⊥平面PDC.
[证明] 如图所示,以A为坐标原点,AB,AD,AP所在的直线分别为x,y,z轴建立空间直角坐标系Axyz.
设PA=AD=a,AB=b.则有,
(1)P(0,0,a),A(0,0,0),D(0,a,0),C(b,a,0),B(b,0,0).
∵M,N分别为AB,PC的中点,
∴M,N.
∴\s\up7(―→(―→)=,\s\up7(―→(―→)=(0,0,a),\s\up7(―→(―→)=(0,a,0),
∴\s\up7(―→(―→)=\s\up7(―→(―→)+\s\up7(―→(―→).
又∵MN⊄平面PAD,∴MN∥平面PAD.
(2)由(1)可知:
\s\up7(―→(―→)=(b,a,-a),\s\up7(―→(―→)=,
\s\up7(―→(―→)=(0,a,-a).
设平面PMC的一个法向量为n1=(x1,y1,z1),则
\s\up7(―→(n1·eq \o(PC,\s\up7(―→)∴
令z1=b,则n1=(2a,-b,b).
设平面PDC的一个法向量为n2=(x2,y2,z2),则
\s\up7(―→(n2·eq \o(PC,\s\up7(―→)∴
令z2=1,则n2=(0,1,1),
∵n1·n2=0-b+b=0,∴n1⊥n2.
∴平面PMC⊥平面PDC.