(本小题满分12分)如图,在三棱锥 中, 底面

(本小题满分12分)如图,在三棱锥 中, 底面

分别在棱 上,且
(Ⅰ)求证: 平面
(Ⅱ)当 的中点时,求 与平面 所成的角的余弦值;
(Ⅲ)是否存在点 使得二面角 为直二面角?并说明理由.
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TNT2005418 幼苗

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【解法1】本题主要考查直线和平面垂直、直线与平面所成的角、二面角等基础知识,考查空间想象能力、运算能力和推理论证能力.
(Ⅰ)∵PA⊥底面ABC,∴PA⊥BC.又 ,∴AC⊥BC.∴BC⊥平面PAC.…………
(Ⅱ)∵D为PB的中点,DE//BC,
,又由(Ⅰ)知,BC⊥平面PAC,∴DE⊥平面PAC,垂足为点E.
∴∠DAE是AD与平面PAC所成的角,∵PA⊥底面ABC,∴PA⊥AB,又PA=AB,
∴△ABP为等腰直角三角形,∴
∴在Rt△ABC中, ,∴ .
∴在Rt△ADE中,
2 与平面 所成的角的余弦值为 .…………
(Ⅲ)∵AE//BC,又由(Ⅰ)知,BC⊥平面PAC,∴DE⊥平面PAC,
又∵AE 平面PAC,PE 平面PAC,∴DE⊥AE,DE⊥PE,
∴∠AEP为二面角5 的平面角,
∵PA⊥底面ABC,∴PA⊥AC,∴ .
∴在棱PC上存在一点E,使得AE⊥PC,这时
故存在点E使得二面角5 是直二面角.…………
【解法2】如图,以A为原煤点建立空间直角坐标系
,由已知可得 .
(Ⅰ)∵ ,∴ ,∴BC⊥AP.
又∵ ,∴BC⊥AC,∴BC⊥平面PAC.…………
(Ⅱ)∵D为PB的中点,DE//BC,∴E为PC的中点, ∴
∴又由(Ⅰ)知,BC⊥平面PAC,∴∴DE⊥平面PAC,垂足为点E.
∴∠DAE是AD与平面PAC所成的角,
,∴ .
2 与平面 所成的角的余弦值为

1年前

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