題目列表(包括答案和解析)
如圖,在四棱錐P-ABCD中,PA⊥平面ABCD,AC⊥AD,AB⊥BC,∠BAC=45°,PA=AD=2,AC=1.
(Ⅰ)證明PC⊥AD;
(Ⅱ)求二面角A-PC-D的正弦值;
(Ⅲ)設(shè)E為棱PA上的點(diǎn),滿足異面直線BE與CD所成的角為30°,求AE的長(zhǎng).
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【解析】解法一:如圖,以點(diǎn)A為原點(diǎn)建立空間直角坐標(biāo)系,依題意得A(0,0,0),D(2,0,0),C(0,1,0),
,P(0,0,2).
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(1)證明:易得
,
于是
,所以![]()
(2)
,
設(shè)平面PCD的法向量
,
則
,即
.不防設(shè)
,可得
.可取平面PAC的法向量
于是
從而
.
所以二面角A-PC-D的正弦值為
.
(3)設(shè)點(diǎn)E的坐標(biāo)為(0,0,h),其中
,由此得
.
由
,故
所以,
,解得
,即
.
解法二:(1)證明:由
,可得
,又由
,
,故
.又
,所以
.
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(2)如圖,作
于點(diǎn)H,連接DH.由
,
,可得
.
因此
,從而
為二面角A-PC-D的平面角.在
中,
,由此得
由(1)知
,故在
中,![]()
因此
所以二面角
的正弦值為
.
(3)如圖,因?yàn)?img src="http://thumb.zyjl.cn/pic6/res/gzsx/web/STSource/2012071821180638818491/SYS201207182118431693242163_ST.files/image044.png">,故過點(diǎn)B作CD的平行線必與線段AD相交,設(shè)交點(diǎn)為F,連接BE,EF. 故
或其補(bǔ)角為異面直線BE與CD所成的角.由于BF∥CD,故
.在
中,
故![]()
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在
中,由
,
,![]()
可得
.由余弦定理,
,
所以
.
將正方形ABCD沿對(duì)角線BD折成直二面角A-BD-C,有如下四個(gè)結(jié)論:
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(1)
ABD為二面角A-BC-D的平面角;(2)AC
BD;(3) △ACD是等邊三角形;
(4)直線AB與平面BCD成600的角;
其中正確的結(jié)論的序號(hào)是 。
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(1)求證:AC⊥SB;
(2)若∠AEC為二面角A-SB-C的平面角,求三棱錐E—ABC的體積.
如圖所示,圓柱的高為2,底面半徑為
,AE、DF是圓柱的兩條母線,過
作圓柱的截面交下底面于
.![]()
(1)求證:
;
(2)若四邊形ABCD是正方形,求證
;
(3)在(2)的條件下,求二面角A-BC-E的平面角的一個(gè)三角函數(shù)值。
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【解析】第一問中,利用由圓柱的性質(zhì)知:AD平行平面BCFE
又過
作圓柱的截面交下底面于
.
∥
又AE、DF是圓柱的兩條母線
∥DF,且AE=DF
。粒摹危牛
第二問中,由線面垂直得到線線垂直。四邊形ABCD是正方形![]()
又![]()
BC、AE是平面ABE內(nèi)兩條相交直線
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第三問中,設(shè)正方形ABCD的邊長(zhǎng)為x,則在![]()
在![]()
由(2)可知:
為二面角A-BC-E的平面角,所以![]()
證明:(1)由圓柱的性質(zhì)知:AD平行平面BCFE
又過
作圓柱的截面交下底面于
.
∥
又AE、DF是圓柱的兩條母線
∥DF,且AE=DF
。粒摹危牛![]()
(2)
四邊形ABCD是正方形![]()
又![]()
BC、AE是平面ABE內(nèi)兩條相交直線
![]()
![]()
(3)設(shè)正方形ABCD的邊長(zhǎng)為x,則在![]()
在![]()
由(2)可知:
為二面角A-BC-E的平面角,所以![]()
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