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题型:简答题
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简答题

如图,直角△BCD所在的平面垂直于正△ABC所在的平面,PA⊥平面ABC,DC=BC=2PA,E为DB的中点。

(1)证明:AE⊥BC;  

(2)若点F是线段BC上的动点,设面PFE与面PBE所成的平面角大小为,当内取值时,求直线PF与平面DBC所成的角的范围。

正确答案

(1)证明:取BC的中点O,连接EO,AO,则EO//DC,

所以EO⊥BC,

因为△ABC为等边三角形,所以BC⊥AO,

所以BC⊥面AEO,

故BC⊥AE。

(2)解:连接PE,

因为面BCD⊥面ABC,DC⊥BC,

所以DC⊥面ABC,

而EODC,

所以EOPA,故四边形APEO为矩形,

易证PE⊥面BCD,

连接EF,则∠PFE为PF与面DBC所成的角, 

又PE⊥面BCD,

所以

∴∠BEF为面PBE与面PFE所成的角,即

此时点F即在线段BO上移动,设DC=BC=2PA=2,则

所以直线PF与平面DBC所成的角的范围为

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简答题

如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是正方形,侧面PAD是正三角形,且平面PAD⊥底面ABCD。  

(1)求证:AB⊥平面PAD;

(2)求直线PC与底面ABCD所成角的大小;

(3)设AB=1,求点D到平面PBC的距离。

正确答案

(1)证明:平面PAD⊥底面ABCD,

又AB⊥AD,

由面面垂直的性质定理得, AB⊥平面PAD。

(2)解:取AD的中点为O,则PO⊥AD,

又平面PAD⊥底面ABCD,

则PO⊥底面ABCD,

连接CO ,∠PCO为直线PC与底面ABCD所成的角,

在Rt△PCO中,

(3)解:取BC中点为E,连接OE ,

AD⊥平面POE,BC∥AD,

∴BC⊥平面POE,平面POE⊥平面PBC,

在Rt△POE中,作OF⊥PE于F,

OF=

∴点D到平面PBC的距离为

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简答题

如图①边长为1的正方形ABCD中,点E、F分别为AB、BC的中点,将△BEF剪去,将△AED、△DCF分别沿DE、DF折起,使A、C两点重合于点P得一三棱锥如图②示.

(1)求证:PD⊥EF;

(2)求三棱锥P﹣DEF的体积;

(3)求DE与平面PDF所成角的正弦值.

正确答案

(1)证明:依题意知图①折前AD⊥AE,CD⊥CF,

∴PD⊥PE,PF⊥PD,

∵PE∩PF=P,

∴PD⊥平面PEF

又∵EF平面PEF,

∴PD⊥EF

(2)依题意知图①中AE=CF=

∴PE=PF=

在△BEF中

在△PEF中,PE2+PF2=EF2

∴PE⊥PF

=

(3)解:由(2)知PE⊥PF,

又PE⊥PD,

∴PE⊥平面PDF

∴∠PDE为DE与平面PDF所成的角,

在Rt△PDE中,

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简答题

如图,在四棱锥 P﹣ABCD中,四边形ABCD是矩形,PA⊥平面ABCD,AB=PA=2,AD=1,E 是 PB 的中点.

(Ⅰ)若F是BC上任一点,求证:AE⊥PF;

(Ⅱ)设 AC、BD交于点O,求直线BO与平面AEC所成角的正弦值.

正确答案

解:(Ⅰ)证明:因为四棱锥P﹣ABCD的底面是边长为2和1的矩形,

侧棱PA⊥平面ABCD,且PA=2

所以BC⊥AB,BC⊥PA,AB∩PA=A

∴BC⊥平面PAB.∴BC⊥AE.

又在△PAB中,∵PA=PB,E是PB的中点,

∴AE⊥PB.又BC∩PB=B,

∴AE⊥平面PBC,

又PF面PBC.

∴AE⊥PF.

(2)以A为原点,建立如图所示的空间直角坐标系.

则P(0,0,2),B(2,0,0),E(1,0,1),C(2,1,0),0(1,,0).

,是平面EAC的一个法向量,则由

取x=1得

设直线BO与平面AEC所成角为α,则sinα=

∴直线BO与平面AEC所成角的正弦值为

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简答题

如 图在三棱锥P-ABC中,PA⊥底面ABC,PA=PB,∠ABC=60° ,点D、E分别在棱PB,PC上,且DE∥BC,

(1)求证:BC⊥平面PAC;

(2)当D为PB的中点时,求AD与平面PAC所成的角的正弦值;

(3)是否存在点E使得二面角A-DE-P为直二面角?说明理由。

正确答案

(1)证明:∵

∴PA⊥BC,

又∠PCA=90°,

∴AC⊥BC,

(2)解:∵当D为PB的中点,且DE∥BC,

∴DE=BC,

由(1)知

∴DE⊥平面PAC,垂足为点E,

∴∠DAE是AD与平面PAC所成的角,

∴PA⊥AB,

又PA=AB,∴△PAB为等腰直角三角形,

∴AD=AB,

在Rt△ABC中,∠ABC=60°,∴BC=AB,

∴在Rt△ADE中,sin∠DAE=

(3)∵,又由(1)知,

∴DE⊥平面PAC,

平面PAC,平面PAC,

∴DE⊥AE,DE⊥PE,

∴∠AEP为二面角A-DE-P的平面角,

∴PA⊥AC,即∠PAC=90°,

∴在棱PC上存在一点E,使得AE⊥PC,这时∠AEP=90°,

故存在点E,使得二面角A-DE-P为直二面角。

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