题目内容
(本小题满分12分)如图,在四棱锥P-ABCD中,PA
底面ABCD,
DAB为直角,AB∥CD,AD=CD=2AB,E、F分别为PC、CD的中点.
(Ⅰ)试证:AB
平面BEF;
(Ⅱ)设PA=k ·AB,若平面
与平面
的夹角大于
,求k的取值范围.
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![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823171134333137.gif)
(Ⅰ)试证:AB
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823171134302108.gif)
(Ⅱ)设PA=k ·AB,若平面
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![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823171134504275.gif)
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(Ⅰ)证:由已知DF∥AB且
DAB为直角,故ABFD是矩形,从而AB
BF.
又PA
底面ABCD, 所以平面
平面
,
因为AB
AD,故
平面
,所以
,
在
内,E、F分别是PC、CD的中点,
,所以
.
由此得
平面
. …………6分
(Ⅱ)以
为原点,以
为
正向建立空间直角坐标系,
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/201408231711353163958.jpg)
设
的长为1,则![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823171135425885.gif)
设平面
的法向量为
,平面
的法向量为
,
则![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823171135690757.gif)
,取
,可得![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823171135768571.gif)
设二面角E-BD-C的大小为
,
则![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/201408231711357991529.gif)
化简得
,则
.…………12分
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823171134333137.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823171134302108.gif)
又PA
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823171134302108.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823171134816302.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823171134848326.gif)
因为AB
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823171134302108.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823171134879267.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823171134894282.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823171134910341.gif)
在
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823171134926311.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823171134941334.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823171134972338.gif)
由此得
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823171134879267.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823171135082281.gif)
(Ⅱ)以
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823171135175206.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823171135191407.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823171135206421.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/201408231711353163958.jpg)
设
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![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823171135425885.gif)
设平面
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823171135487285.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823171135503389.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823171135550281.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823171135659503.gif)
则
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823171135690757.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823171135721749.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823171135737239.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823171135768571.gif)
设二面角E-BD-C的大小为
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823171135784200.gif)
则
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/201408231711357991529.gif)
化简得
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823171135830429.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823171135846367.gif)
略
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