如图,PC⊥平面ABC,∠ACB=90°,D为AB中点,AC=BC=PC=2.
(I)求证:AB⊥平面PCD;
(II)求异面直线PD与BC所成的角的余弦值;
(III)求点C到平面PAD的距离.
解法一:(I)因为PC⊥平面ABC,AB平面ABC,所以PC⊥AB.
△ABC中,AC=BC,且D为AB中点,所以CD⊥AB.
又PC∩CD=C,所以AB⊥平面PCD.
(II)如图,取AC中点E,连结DE、PE,则DE∥BC,
所以∠PDE(或其补角)为异面直线PD与BC所成的角.
因为BC∥DE,AC⊥BC,所以AC⊥DE;
又PC⊥平面ABC,DE平面ABC,所以PC⊥DE,
因为AC∩PC=C,所以DE⊥平面PAC,
因为PEC平面PAC,所以DE⊥PE.
在Rt△ABC中,因为AC=BC=2,所以AB=2
在Rt△PCD中,因为PC=2,CD=AB=,
所以PD=.
在Rt△PDE中,因为DE=BC=1.所以cos∠PDE=
即异面直线PD与BC所成的角的余弦值为.
(III)如图,过C作CF⊥PD交PD于F
因为AB⊥平面PCD,CF平面PCD,所以AD⊥CF.
因为AD∩PD=D,
所以CF⊥平面PAD.
在Rt△PCD中,CF==.
所以点C到平面PAD的距离是.
解法二:如图,以C为原点,分别以直线CA、CB、CP为x、y、z轴建立空间直角坐标系.
则C(O,0,O),A(2,0,0),B(O,2,0),P(O,0,2),所以AB中点D(1,1,0).
(I)因为=(-2,2,0),=(1,1,0),=(0,0,2).
所以?= -2×1 + 2×1 + 0×0 = 0, ?= -2×0 + 2×0 + 0×0 = 0,
所以⊥,⊥.又CD∩CP=C,
所以AB⊥平面PCD.
(II)=(1,1,-2),=(0,2,0).
所以cos(,)=
即异面直线PD与BC所成的角的余弦值为.
(III)设平面PAD的法向量为n=(x,y,z).因为=(2,0,-2).
则由得
取x=1,得n=(1,1,1)是平面PAD的一个法向量
又=(0,0,2),
所以点C到平面PAD的距离
解法三:(Ⅰ)、(Ⅱ)同解法一.
(III)设点C到平面PAD的距离为h,由(Ⅰ)AB⊥平面PCD,
因为CD⊥AD,由三垂线定理,可得AD⊥PD,
又AD=,PD=,CD=,
所以S△PAD=?AD ?PD=
S△ACD=?AD?CD=1.
由VC-PAD=VP-ACD,得?h?S△PAD=?PC?S△ACD
即h?=×2×1,
解得h=
所以点C到平面PAD的距离是.
科目:高中数学 来源: 题型:
如图,PC⊥平面ABC,∠ACB=90°,D为AB中点,
AC=BC=PC=2.
(Ⅰ)求证:AB⊥平面PCD;
(Ⅱ)求异面直线PD与BC所成角的大小;
(Ⅲ)设M为线段PA上的点,且AP=4AM,求点A到平面BCM的距离.
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科目:高中数学 来源:河北省2009-2010学年高二第四次考试(数学)试题 题型:解答题
如图,PC⊥平面ABC,∠ACB=90°,D为AB中点,
AC=BC=PC=2.
(Ⅰ)求证:AB⊥平面PCD;
(Ⅱ)求异面直线PD与BC所成角的大小;
(Ⅲ)设M为线段PA上的点,且AP=4AM,求点A到平面BCM的距离.
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科目:高中数学 来源:河北省期末题 题型:解答题
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科目:高中数学 来源: 题型:
如图,PC⊥平面ABC,∠ACB=90°,D为AB中点, AC=BC=PC=2.
(Ⅰ)求证:AB⊥平面PCD;
(Ⅱ)求异面直线PD与BC所成角的大小;
(Ⅲ)设M为线段PA上的点,且AP=4AM,求点A到平面BCM的距离.
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