如图,在圆锥PO中,已知PO=2,⊙O的直径AB=2,C是AB的中点,D为AC的中点.(Ⅰ)证明:平面POD⊥平面PAC;(Ⅱ)求二面角B-PA-C的余弦值.-高二数学

题目简介

如图,在圆锥PO中,已知PO=2,⊙O的直径AB=2,C是AB的中点,D为AC的中点.(Ⅰ)证明:平面POD⊥平面PAC;(Ⅱ)求二面角B-PA-C的余弦值.-高二数学

题目详情

如图,在圆锥PO中,已知PO=
2
,⊙O的直径AB=2,C是
AB
的中点,D为AC的中点.
(Ⅰ)证明:平面POD⊥平面PAC;
(Ⅱ)求二面角B-PA-C的余弦值.
题型:解答题难度:中档来源:不详

答案

(Ⅰ)连接OC,
∵OA=OC,D是AC的中点
∴AC⊥OD
又∵PO⊥底面⊙O,AC⊂底面⊙O
∴AC⊥PO
∵OD、PO是平面POD内的两条相交直线
∴AC⊥平面POD,
而AC⊂平面PAC
∴平面POD⊥平面PAC
(Ⅱ)在平面POD中,过O作OH⊥PD于H,由(Ⅰ)知,平面POD⊥平面PAC
所以OH⊥平面PAC,
又∵PA⊂平面PAC
∴PA⊥HO
在平面PAO中,过O作OG⊥PA于G,连接GH,则有PA⊥平面OGH,从而PA⊥HG.故∠OGH为二面角B-PA-C的平面角
在Rt△ODA中,OD=OA•sin45°=
2
2

在Rt△ODP中,OH=class="stub"PO•OD
PO2+OD2
=
2
2
2
2+class="stub"1
2
=
10
5

在Rt△OPA中,OG=class="stub"PO•OA
PO2+OA2
=
2
×1
2+1
=
6
3

在Rt△OGH中,sin∠OGH=class="stub"OH
OG
=
10
5
6
3
=
15
5

所以cos∠OGH=
1-sin2∠OGH
=
1-class="stub"15
25
=
10
5

故二面角B-PA-C的余弦值为
10
5

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