21.(本小题满分12分)如图所示,三角形PDC所在的平面与长方形ABCD所在的平面垂直,PD=PC=4,AB=6,BC=3.
(1)证明:BC∥平面PDA;
(2)证明:BC⊥PD;
(3)求点C到平面PDA的距离.
[解析] (1)因为四边形ABCD是长方形,所以BC∥AD,因为BC⃘平面PDA,AD平面PDA,所以BC∥平面PDA.
(2)因为四边形ABCD是长方形,所以BC⊥CD,
因为平面PDC⊥平面ABCD,平面PDC∩平面ABCD=CD,BC平面ABCD,所以BC⊥平面PDC,
因为PD平面PDC,所以BC⊥PD.
(3)取CD的中点E,连接AE和PE,
因为PD=PC,所以PE⊥CD,
在Rt△PED中,PE===,
因为平面PDC⊥平面ABCD,平面PDC∩平面ABCD=CD,PE平面PDC,所以PE⊥平面ABCD,由(2)知:BC⊥平面PDC,由(1)知:BC∥AD,
所以AD⊥平面PDC,
因为PD平面PDC,所以AD⊥PD,
设点C到平面PDA的距离为h,因为V三棱锥C-PDA=V三棱锥P-ACD,所以S△PDA·h=S△ACD·PE,即h===,
所以点C到平面PDA的距离是.
(2)证明:BC⊥PD;
(3)求点C到平面PDA的距离.
[解析] (1)因为四边形ABCD是长方形,所以BC∥AD,因为BC⃘平面PDA,AD平面PDA,所以BC∥平面PDA.
(2)因为四边形ABCD是长方形,所以BC⊥CD,
因为平面PDC⊥平面ABCD,平面PDC∩平面ABCD=CD,BC平面ABCD,所以BC⊥平面PDC,
因为PD平面PDC,所以BC⊥PD.
(3)取CD的中点E,连接AE和PE,
因为PD=PC,所以PE⊥CD,
在Rt△PED中,PE===,
因为平面PDC⊥平面ABCD,平面PDC∩平面ABCD=CD,PE平面PDC,所以PE⊥平面ABCD,由(2)知:BC⊥平面PDC,由(1)知:BC∥AD,
所以AD⊥平面PDC,
因为PD平面PDC,所以AD⊥PD,
设点C到平面PDA的距离为h,因为V三棱锥C-PDA=V三棱锥P-ACD,所以S△PDA·h=S△ACD·PE,即h===,
所以点C到平面PDA的距离是.