如图,在四棱锥P-ABCD中,△PAB为等边三角形,底面ABCD为正方形,O为AB中点,PO⊥AC.

如图,在四棱锥P-ABCD中,△PAB为等边三角形,底面ABCD为正方形,O为AB中点,PO⊥AC.

(Ⅰ)求证:平面PAB⊥平面ABCD;
(Ⅱ)求PC与平面ABCD所成角的大小;
(Ⅲ)求二面角P-AC-B的大小.
beckyfeiy 1年前 已收到1个回答 举报

Devil1991 幼苗

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解题思路:(1)要证明平面PAB⊥平面ABCD,根据面面垂直的判定定理,关键是要在一个平面里找到一条直线与另外一个平面垂直,观察发现△PAB底边AB上的中线满足要求,添加辅助线后,证明线面垂直即可得到结论.
(2)由(1)的结论,我们易得∠PCO即为所求,构造三角形,解三角形即可得到答案.
(3)由(1)的结论,过P向AC做垂线,垂足为E,则∠PEO即为二面角P-AC-B的平面角,解三角形PEO,即可求出二面角P-AC-B的大小.

(Ⅰ) ∵△PAB为等边三角形,O为AB中点,
∴PO⊥AB.
又PO⊥AC,
∴PO⊥平面ABCD.
又PO⊂平面PAB,
∴平面PAB⊥平面ABCD.
(Ⅱ) ∵PO⊥平面ABCD.
∴∠PCO为直线PC与平面ABCD所成的角.
设底面正方形边长为2,
则PO=
3,CO=
5,
∴tanPCO=
PO
CO=

15
5.
∴直线PC与平面ABCD所成的角大小为arctan

15
5.
(Ⅲ) 过O做OE⊥AC,垂足为E,连接PE.
∵PO⊥平面ABCD,
∴PE⊥AC.
∴∠PEO为二面角B-AC-P的平面角.
设底面正方形边长为2,可求得OE=

2
2.
又PO=
3,
∴tanPEO=
PO
OE=
6.
∴二面角B-AC-P的大小为arctan
6.

点评:
本题考点: 平面与平面之间的位置关系;平面与平面垂直的判定.

考点点评: (1)对于已知条件中出现了(或容易证明)有关的面面平行的问题,往往就要紧紧围绕着面面平行的性质,从而得到线线(或线面)平行,从而将问题解决.
(2)求二面角的大小,一般先作出二面角的平面角.此题是利用二面角的平面角的定义作出∠PEO为二面角P-AC-B的平面角,通过解∠PEO所在的三角形求得∠PEO.其解题过程为:作∠PEO→证∠PEO是二面角的平面角→计算∠PEO,简记为“作、证、算”.

1年前

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