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如图,四棱锥P-ABCD中,底面ABCD为棱形,PA⊥底面ABCD,AC=2根号2,PA=2...

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:数学作业 时间:2024/08/27 02:39:59
如图,四棱锥P-ABCD中,底面ABCD为棱形,PA⊥底面ABCD,AC=2根号2,PA=2...
E是PC上的一点,PE=2EC.设二面角A-PB-C为90°,求PD与平面PBC所成角.
分析:(I)先由已知建立空间直角坐标系,设D(
2,b,0),从而写出相关点和相关向量的坐标,利用向量垂直的充要条件,证明PC⊥BE,PC⊥DE,从而利用线面垂直的判定定理证明结论即可;
(II)先求平面PAB的法向量,再求平面PBC的法向量,利用两平面垂直的性质,即可求得b的值,最后利用空间向量夹角公式即可求得线面角的正弦值,进而求得线面角(I)以A为坐标原点,建立如图空间直角坐标系A-xyz,
设D(2,b,0),则C(22,0,0),P(0,0,2),E(4
23,0,23),B(2,-b,0)
∴PC=(22,0,-2),BE=(23,b,23),DE=(23,-b,23)
∴PC•BE=43-43=0,PC•DE=0
∴PC⊥BE,PC⊥DE,BE∩DE=E
∴PC⊥平面BED
(II)AP=(0,0,2),AB=(2,-b,0)
设平面PAB的法向量为m=(x,y,z),则m•
AP=2z=0m•
AB=
2x-by=0​
取m=(b,2,0)
设平面PBC的法向量为n=(p,q,r),则n•
PC=2
2p-2r=0n•
BE=
23p+bq+
23r=0 ​
取n=(1,-2b,2)
∵平面PAB⊥平面PBC,∴m•n=b-2b=0.故b=2
∴n=(1,-1,2),DP=(-2,-2,2)
∴cos<DP,n>=n•
DP|
n|•|
DP |=12
设PD与平面PBC所成角为θ,则sinθ=12
∴θ=30°