如图,四棱锥PABCD中,底面ABCD为平行四边形,∠DAB=60°,AB=2AD,PD⊥底面ABCD。
(1)证明:PA⊥BD;(2)设PD=AD,求二面角A-PB-C的余弦值.
(1)只需证明BD2+AD2=AB2;(2)。
解析试题分析:(1)因为∠DAB=60°,AB=2AD,由余弦定理得.
从而BD2+AD2=AB2,故BD⊥AD.
又PD⊥底面ABCD,可得BD⊥PD.
所以BD⊥平面PAD.故PA⊥BD. 6分
(2)如图,以D为坐标原点,AD的长为单位长,射线DA为x轴的正半轴建立空间直角坐标系Dxyz.则A(1,0,0),B(0,,0),C(-1,,0),P(0,0,1).
=(-1,,0),=(0,,-1),=(-1,0,0).
设平面PAB的法向量为n=(x,y,z),则
即
因此可取n=(,1,).
设平面PBC的法向量为m,则
可取m=(0,-1,-),.
故二面角APBC的余弦值为. 6分
考点:线面垂直的判定定理;线面垂直的性质定理;二面角。
点评:二面角的求法是立体几何中的一个难点。我们解决此类问题常用的方法有两种:①综合法,综合法的一般步骤是:一作二说三求。②向量法,运用向量法求二面角应注意的是计算。很多同学都会应用向量法求二面角,但结果往往求不对,出现的问题就是计算错误。
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如图甲,设正方形的边长为,点分别在上,并且满足
,如图乙,将直角梯形沿折到的位置,使点在
平面上的射影恰好在上.
(1)证明:平面;
(2)求平面与平面所成二面角的余弦值.
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AB为圆O的直径,点E、F在圆上,AB//EF,矩形ABCD所在平面与圆O所在平面互相垂直,已知AB=2,BC=EF=1。
(I)求证:BF⊥平面DAF;
(II)求ABCD与平面CDEF所成锐二面角的某三角函数值;
(III)求多面体ABCDFE的体积。
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如图,已知为平行四边形,,,,点在上,,,与相交于.现将四边形沿折起,使点在平面上的射影恰在直线上.
(Ⅰ) 求证:平面;
(Ⅱ) 求折后直线与平面所成角的余弦值.
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如图,为圆的直径,点、在圆上,,矩形所在的平面与圆所在的平面互相垂直.已知,.
(Ⅰ)求证:平面平面;
(Ⅱ)求直线与平面所成角的大小;
(Ⅲ)当的长为何值时,平面与平面所成的锐二面角的大小为?
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如图,是以为直径的半圆上异于、的点,矩形所在的平面垂直于该半圆所在的平面,且.
(Ⅰ)求证:;
(Ⅱ)设平面与半圆弧的另一个交点为.
①试证:;
②若,求三棱锥的体积.
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如图,在四棱锥中,平面PAD⊥平面ABCD,AB=AD,∠BAD=60°,E、F分别是AP、AD的中点.
求证:(1)直线EF∥平面PCD;
(2)平面BEF⊥平面PAD
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