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如图,四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是正方形,PA⊥底面ABCD,M为PD的中点,PA=AB.
(I)求直线BC与平面ACM所成角的正弦值;
(II)求平面PAB与平面ACM所成锐二面角的余弦值.

解:(I)设PA=AB=2a,D到平面AMC的距离为d,则AM=DM=,CM=,AD=DC=2a,AC=2a,
∵AM2+CM2=AC2,∴AM⊥CM
∴S△AMC=

∴由VM-ADC=VD-AMC可得
∴d=
∵AD=2a,∴直线AD与平面ACM所成角的正弦值为
∵AD∥BC,∴直线BC与平面ACM所成角的正弦值为
(II)过M作ME⊥PA,垂足为E,连接BE,则△ABE为△ACM在平面PAB中的射影
∵AB=2a,AE=a,∴
∵S△AMC=
∴平面PAB与平面ACM所成锐二面角的余弦值为=
分析:(I)利用VM-ADC=VD-AMC,求出D到平面AMC的距离,从而可得直线AD与平面ACM所成角的正弦值;
(II)过M作ME⊥PA,垂足为E,连接BE,则△ABE为△ACM在平面PAB中的射影,利用面积射影法,可求平面PAB与平面ACM所成锐二面角的余弦值.
点评:本题考查线面角,考查面面角,解题的关键是求出点到面的距离,确定三角形的面积,属于中档题.
练习册系列答案
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科目:高中数学 来源: 题型:

如图,四棱锥P-ABCD中,PA⊥底面ABCD,AB⊥AD,AC⊥CD,∠ABC=60°,PA=AB=BC,
E是PC的中点.求证:
(Ⅰ)CD⊥AE;
(Ⅱ)PD⊥平面ABE.

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科目:高中数学 来源: 题型:

如图,四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是直角梯形,AB∥CD,∠DAB=60°,AB=AD=2CD=2,侧面PAD⊥底面ABCD,且△PAD为等腰直角三角形,∠APD=90°,M为AP的中点.
(1)求证:AD⊥PB;
(2)求三棱锥P-MBD的体积.

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科目:高中数学 来源: 题型:

如图,四棱锥P-ABCD的底面ABCD是矩形,AB=2,BC=
2
,且侧面PAB是正三角形,平面PAB⊥平面ABCD.
(1)求证:PD⊥AC;
(2)在棱PA上是否存在一点E,使得二面角E-BD-A的大小为45°,若存在,试求
AE
AP
的值,若不存在,请说明理由.

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科目:高中数学 来源: 题型:

如图,四棱锥P-ABCD中,底面ABCD为矩形,PA⊥底面ABCD,且PA=AB=1,AD=
3
,点F是PB中点.
(Ⅰ)若E为BC中点,证明:EF∥平面PAC;
(Ⅱ)若E是BC边上任一点,证明:PE⊥AF;
(Ⅲ)若BE=
3
3
,求直线PA与平面PDE所成角的正弦值.

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科目:高中数学 来源: 题型:

如图,四棱锥P-ABCD,PA⊥平面ABCD,ABCD是直角梯形,DA⊥AB,CB⊥AB,PA=2AD=BC=2,AB=2
2
,设PC与AD的夹角为θ.
(1)求点A到平面PBD的距离;
(2)求θ的大小;当平面ABCD内有一个动点Q始终满足PQ与AD的夹角为θ,求动点Q的轨迹方程.

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