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> 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
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
PA
2
+
AC
2
=
7
2
,且OE
∥
PC
又∵PA⊥面ABCD,且PA=AD=2,AB=1,AC=
3
.
∴OB=
class="stub"1
2
BD=
5
2
,BE=
2
∴|cos∠EOB|=
|
OE
2
+
OB
2
-
BE
2
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=
P
A
2
-A
E
2
=
class="stub"4
7
,
在△PBC中,PB=
5
,BC=2,∴
cos∠BPC=
P
C
2
+P
B
2
-B
C
2
2PC•PB
=
class="stub"4
35
,
在Rt△PEF中,
tan∠EPF=
19
4
,∴
EF=PE•tan∠EPF=
19
7
在△PAF中,PF=
P
E
2
+E
F
2
=
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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(3)设二面角A-PC-B的大小为θ,试求tanθ的值.
答案
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=
又∵PA⊥面ABCD,且PA=AD=2,AB=1,AC=
∴OB=
∴|cos∠EOB|=|
即异面直线PC与BD所成角的余弦值为
(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=
在△PBC中,PB=
在Rt△PEF中,tan∠EPF=
在△PAF中,PF=
在△AEF中,cosθ=