题目内容
本题满分14分)
四棱锥P-ABCD中,底面ABCD为直角梯形,
,AD∥BC, AB="BC=2," AD="4,"
PA⊥底面ABCD,PD与底面ABCD成
角,E是PD的中点.
(1)点H在AC上且EH⊥AC,求
的坐标;
(2)求AE与平面PCD所成角的余弦值;![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/201408232201132004014.png)
四棱锥P-ABCD中,底面ABCD为直角梯形,
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823220113122687.png)
PA⊥底面ABCD,PD与底面ABCD成
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823220113122389.png)
(1)点H在AC上且EH⊥AC,求
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823220113138423.png)
(2)求AE与平面PCD所成角的余弦值;
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/201408232201132004014.png)
(1)
;(2)![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/201408232201132471679.png)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823220113216873.png)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/201408232201132471679.png)
第一问以AB,AD,AP分别为x,y,z轴,建立如图所示的坐标系。
则由条件知,
而:PA⊥底面ABCD,PD与底面ABCD成
角
∴
, ∴
∴![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823220113387714.png)
设
, ∴
由EH⊥AC得,
,解得![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823220113512393.png)
第二问由上得,
而
,
∴
, ![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823220113762856.png)
记平面PCD的一个法向量为
,则
且![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823220113824698.png)
解得
取![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823220113871623.png)
则![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/201408232201138861712.png)
解(1) 以AB,AD,AP分别为x,y,z轴,建立如图所示的坐标系。
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/201408232201139185238.png)
则由条件知,
---------------2分
而:PA⊥底面ABCD,PD与底面ABCD成
角
∴
, ∴
--------------4分
∴![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823220113387714.png)
设
, ∴
由EH⊥AC得,
,解得
--------------6分
∴所求
--------------7分
(2)由上得,
而
,
∴
,
--------------9分
记平面PCD的一个法向量为
,则
且![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823220113824698.png)
解得
取
--------------11分
则
, --------------13分
设AE与平面PCD所成角为
,则
,则所求的余弦值为
--------------14分
则由条件知,
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/201408232201132621039.png)
而:PA⊥底面ABCD,PD与底面ABCD成
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823220113122389.png)
∴
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823220113309610.png)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823220113356762.png)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823220113387714.png)
设
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823220113403662.png)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/201408232201134341024.png)
由EH⊥AC得,
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823220113481806.png)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823220113512393.png)
第二问由上得,
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823220113528880.png)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823220113559710.png)
∴
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823220113668861.png)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823220113762856.png)
记平面PCD的一个法向量为
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823220113793652.png)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823220113808873.png)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823220113824698.png)
解得
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823220113855644.png)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823220113871623.png)
则
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/201408232201138861712.png)
解(1) 以AB,AD,AP分别为x,y,z轴,建立如图所示的坐标系。
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/201408232201139185238.png)
则由条件知,
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/201408232201132621039.png)
而:PA⊥底面ABCD,PD与底面ABCD成
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823220113122389.png)
∴
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823220113309610.png)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823220113356762.png)
∴
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823220113387714.png)
设
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823220113403662.png)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/201408232201134341024.png)
由EH⊥AC得,
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823220113481806.png)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823220113512393.png)
∴所求
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823220113216873.png)
(2)由上得,
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823220113528880.png)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823220113559710.png)
∴
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823220113668861.png)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823220113762856.png)
记平面PCD的一个法向量为
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823220113793652.png)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823220113808873.png)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823220113824698.png)
解得
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823220113855644.png)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823220113871623.png)
则
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/201408232201138861712.png)
设AE与平面PCD所成角为
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823220114651299.png)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823220114666711.png)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823220114698459.png)
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