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> (本小题满分12分)(注意:在试题卷上作答无效)在四棱锥中,侧面底面,,底面是直角梯形,,,,.(Ⅰ)求证:平面;(Ⅱ)设为侧棱上一点,,试确定的值,使得二面角为.-高三数学
(本小题满分12分)(注意:在试题卷上作答无效)在四棱锥中,侧面底面,,底面是直角梯形,,,,.(Ⅰ)求证:平面;(Ⅱ)设为侧棱上一点,,试确定的值,使得二面角为.-高三数学
题目简介
(本小题满分12分)(注意:在试题卷上作答无效)在四棱锥中,侧面底面,,底面是直角梯形,,,,.(Ⅰ)求证:平面;(Ⅱ)设为侧棱上一点,,试确定的值,使得二面角为.-高三数学
题目详情
(本小题满分12分)(注意:在试题卷上作答无效)
在四棱锥
中,侧面
底面
,
,底面
是直角梯形,
,
,
,
.
(Ⅰ)求证:
平面
;
(Ⅱ)设
为侧棱
上一点,
,
试确定
的值,使得二面角
为
.
题型:解答题
难度:中档
来源:不详
答案
解法一:
(Ⅰ)平面
底面
,
,所以
平面
,………1分
所以
, .……2分
如图,以
为原点建立空间直角坐标系
.
则
………3分
,
,
所以
,
,……………4分
又由
平面
,可得
,所以
平面
.……………6分
(Ⅱ)平面
的法向量为
,…………………………………………7分
,
,
所以
, ………………………………………………………………8分
设平面
的法向量为
,
,
,
由
,
,得
所以,
,………………………………………………….……9分
所以
,………………………………………………………….…10分
所以
,……………………...……11分
注意到
,得
. …………………………….………………12分
法二:(Ⅰ)∵面
PCD
⊥底面
ABCD
,面
PCD
∩底面
ABCD
=
CD
,
PD
面
PCD
,且
PD
⊥
CD
∴
PD
⊥面
ABCD
,………1分 又
BC
面
ABCD
,∴
BC
⊥
PD
①…. .…..……2分
取
CD
中点
E
,连结
BE
,则
BE
⊥
CD
,且
BE
=1
在Rt
△ABD
中,
,在Rt
△BCE
中,
BC
=
. .……………………...……4分
∵
, ∴
BC
⊥
BD
②………………...……5分
由①、②且
PD
∩
BD
=
D
∴
BC
⊥面
PBD
. ……….………………………………………….…...……6分
(Ⅱ)过
Q
作
QF
//
BC
交
PB
于
F
,过
F
作
FG
⊥
BD
于
G
,连结
GQ
.
∵
BC
⊥面
PBD
,
QF
//
BC
∴
QF
⊥面
PBD
,∴
FG
为
QG
在面
PBD
上的射影,
又∵
BD
⊥
FG
∴
BD
⊥
QG
∴∠
FGQ
为二面角
Q
-
BD
-
P
的平面角;由题意,∠
FGQ
="45°." …………….…...……8分
设
PQ
=
x
,易知
∵
FQ
//
BC
,∴
∵
FG
//
PD
∴
………………..…...……10分
在Rt
△FGQ
中,∠
FGQ
=45°
∴
FQ
=
FG
,即
∴
……..….........……11分
∵
∴
∴
……..…............……12分
略
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题目详情
在四棱锥
(Ⅰ)求证:
(Ⅱ)设
试确定
答案
(Ⅰ)平面
如图,以
则
所以
又由
(Ⅱ)平面
所以
设平面
由
所以,
所以
所以
注意到
法二:(Ⅰ)∵面PCD⊥底面ABCD,面PCD∩底面ABCD=CD,PD
∴PD⊥面ABCD,………1分 又BC
取CD中点E,连结BE,则BE⊥CD,且BE=1
在Rt△ABD中,
∵
由①、②且PD∩BD=D
∴BC⊥面PBD. ……….………………………………………….…...……6分
(Ⅱ)过Q作QF//BC交PB于F,过F作FG⊥BD于G,连结 GQ.
∵BC⊥面PBD,QF//BC
∴QF⊥面PBD,∴FG为QG在面PBD上的射影,
又∵BD⊥FG ∴BD⊥QG
∴∠FGQ为二面角Q-BD-P的平面角;由题意,∠FGQ="45°." …………….…...……8分
∵FQ//BC,∴
∵FG//PD∴
在Rt△FGQ中,∠FGQ=45°
∴FQ=FG,即
∵