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.(本小题满分13分)如图,四棱锥中,⊥底面,∠=120°,=,∠=90°,是线段上的一点(不包括端点).

(Ⅰ)求证:⊥平面

(Ⅱ)求二面角的正切值;

(Ⅲ)试确定点的位置,使直线与平面所成角的正弦值为.

 

 

 

 

 

【答案】

解:(Ⅰ)∵PA⊥底面ABCD,BC平面AC,∴PA⊥BC

∵∠ACB=90°,∴BC⊥AC,又PA∩AC=A,∴BC⊥平面PAC                (4分)

(Ⅱ)取CD的中点E,则AE⊥CD,∴AE⊥AB,又PA⊥底面ABCD,∴PA⊥AE建立如图所示空间直角坐标系,则

A(0,,0,0),P(0,0,),C(,0),D(,0)

                  (6分)

 

易求为平面PAC的一个法向量.

为平面PDC的一个法向量     

∴cos

故二面角D-PC-A的正切值为2.  (10分)

(Ⅲ)设,则  ,

解得点,即  

(不合题意舍去)或

所以当的中点时,直线与平面所成角的正弦值为   (13分)

 

【解析】略

 

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