如图,四棱锥的底面ABCD是平行四边形,,,面,设为中点,点在线段上且.(1)求证:平面;(2)设二面角的大小为,若,求的长.-高三数学

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如图,四棱锥的底面ABCD是平行四边形,,,面,设为中点,点在线段上且.(1)求证:平面;(2)设二面角的大小为,若,求的长.-高三数学

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如图,四棱锥的底面ABCD是平行四边形,,设中点,点在线段上且

(1)求证:平面
(2)设二面角的大小为,若,求的长.
题型:解答题难度:中档来源:不详

答案

( 1 )证明过程详见解析;(2) .

试题分析:
(1)利用三角形的余弦定理和勾股定理即可证明为直角三角形,即.再根据垂直的判断可以得到相互垂直,即可以以这三条边建立三维空间直角坐标系,利用坐标法来证明线面平行,首先求出平面ACF的法向量,计算法向量与BE的内积,证明该内积为0即可得到线面平行.
(2)利用第(1)问平面ACF的法向量,再求出面DCF的法向量,则二面角即为两法向量所成角或者其补角,故两法向量夹角的余弦值为满足,即可求出PA的长度.
试题解析:
(1)由
,所以以分别为轴建立坐标系如图.

,则 .
得:

解得:
所以.                               5分
所以,
设面的法向量为,则,取
因为,且,所以平面. 9分

(2)设面法向量为, 因为
所以,取 .             11分
,得
,所以.               15分

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