(2008•北京)如图,在三棱锥P-ABC中,AC=BC=2,∠ACB=90°,AP=BP=AB,PC⊥AC.

(2008•北京)如图,在三棱锥P-ABC中,AC=BC=2,∠ACB=90°,AP=BP=AB,PC⊥AC.
(Ⅰ)求证:PC⊥AB;
(Ⅱ)求二面角B-AP-C的大小;
(Ⅲ)求点C到平面APB的距离.
w153 1年前 已收到1个回答 举报

mmheys 幼苗

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解题思路:(Ⅰ)欲证PC⊥AB,取AB中点D,连接PD,CD,可先证AB⊥平面PCD,欲证AB⊥平面PCD,根据直线与平面垂直的判定定理可知只需证AB与平面PCD内两相交直线垂直,而PD⊥AB,CD⊥AB,又PD∩CD=D,满足定理条件;
(Ⅱ)取AP中点E.连接BE,CE,根据二面角平面角的定义可知∠BEC是二面角B-AP-C的平面角,在△BCE中求出此角即可;
(Ⅲ)过C作CH⊥PD,垂足为H,易知CH的长即为点C到平面APB的距离,在Rt△PCD中利用勾股定理等知识求出CH即可.

(Ⅰ)取AB中点D,连接PD,CD.
∵AP=BP,∴PD⊥AB.
∵AC=BC,∴CD⊥AB.
∵PD∩CD=D,∴AB⊥平面PCD.
∵PC⊂平面PCD,∴PC⊥AB.
(Ⅱ)∵AC=BC,AP=BP,∴△APC≌△BPC.
又PC⊥AC,∴PC⊥BC.


又∠ACB=90°,即AC⊥BC,且AC∩PC=C,∴BC⊥平面PAC.
取AP中点E.连接BE,CE.
∵AB=BP,∴BE⊥AP.
∵EC是BE在平面PAC内的射影,∴CE⊥AP.
∴∠BEC是二面角B-AP-C的平面角.
在△BCE中,BC=2,BE=

3
2AB=
6,CE=
2
cos∠BEC=

3
3.∴二面角B-AP-C的大小arccos

3
3.
(Ⅲ)由(Ⅰ)知AB⊥平面PCD,∴平面APB⊥平面PCD.
过C作CH⊥PD,垂足为H.


∵平面APB∩平面PCD=PD,∴CH⊥平面APB.
∴CH的长即为点C到平面APB的距离.
由(Ⅰ)知PC⊥AB,又PC⊥AC,且AB∩AC=A,∴PC⊥平面ABC.
∵CD⊂平面ABC,∴PC⊥CD.
在Rt△PCD中,CD=
1
2AB=
2,PD=

3
2PB=
6,
∴PC=
PD2−CD2=2.∴CH=
PC•CD
PD=
2
3
3.
∴点C到平面APB的距离为
2
3
3.

点评:
本题考点: 与二面角有关的立体几何综合题;点、线、面间的距离计算.

考点点评: 本题主要考查了空间两直线的位置关系,以及二面角的度量和点到面的距离的求解,培养学生空间想象能力,属于基础题.

1年前

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