ABCD为平行四边形,P为平面ABCD外一点,PA⊥面ABCD,且PA=AD=2,AB=1,AC=3.(1)求证:平面ACD⊥平面PAC;(2)求异面直线PC与BD所成角的余弦值;(3)设二面角A-P

题目简介

ABCD为平行四边形,P为平面ABCD外一点,PA⊥面ABCD,且PA=AD=2,AB=1,AC=3.(1)求证:平面ACD⊥平面PAC;(2)求异面直线PC与BD所成角的余弦值;(3)设二面角A-P

题目详情

ABCD为平行四边形,P为平面ABCD外一点,PA⊥面ABCD,且PA=AD=2,AB=1,AC=
3

(1)求证:平面ACD⊥平面PAC;
(2)求异面直线PC与BD所成角的余弦值;
(3)设二面角A-PC-B的大小为θ,试求tanθ的值.
题型:解答题难度:中档来源:不详

答案

证明:(1)∵PA⊥面ABCD,
PA⊂平面PAC
∴平面ACD⊥平面PAC;
(2)令AC与BD交点为O,PA的中点为E,连接OE,BE如图所示:

∵O为BD的中点,则EO=class="stub"1
2
PC=class="stub"1
2
PA2+AC2
=
7
2
,且OEPC
又∵PA⊥面ABCD,且PA=AD=2,AB=1,AC=
3

∴OB=class="stub"1
2
BD=
5
2
,BE=
2

∴|cos∠EOB|=|
OE2+OB2-BE2
2OE•OB
|
=class="stub"3
7

即异面直线PC与BD所成角的余弦值为class="stub"3
7

(3)过A作AE⊥PC交PC于E,过E作EF⊥PC交PB于F,连接AE.则二面角A-PC-B的平面角为∠AEF即∠AEF=θ.
在Rt△APC中,PC=
7
,∴AE=class="stub"AP•AC
PC
=
2
3
7
,PE=
PA2-AE2
=class="stub"4
7

在△PBC中,PB=
5
,BC=2,∴cos∠BPC=
PC2+PB2-BC2
2PC•PB
=class="stub"4
35

在Rt△PEF中,tan∠EPF=
19
4
,∴EF=PE•tan∠EPF=
19
7

在△PAF中,PF=
PE2+EF2
=
5
,cos∠FPA=class="stub"PA
PB
=class="stub"2
5
,∴AF=1,
在△AEF中,cosθ=
2
3
19
,∴tanθ=
21
6

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