题目内容
(09年湖北鄂州5月模拟理)(12分)如图,已知四棱锥P―ABCD,底面ABCD为菱形,PA⊥平面ABCD,∠ABC=60o,E、F 分别是BC、PC的中点.
⑴证明:AE⊥PD;
⑵若H为PD上的动点,EH与平面PAD所成最大角的正
切值为,求二面角E―AF―C的余弦值.
解析:⑴连结AC,△ABC为正△,又E为BC中点,∴AE⊥BC又AD∥BC
∴AE⊥AD,又PA⊥平面ABCD
故AD为PD在平面ABCD内的射影,由三垂线定理知:AE⊥PD。 4分
⑵连HA,由EA⊥平面PAD知∠AHE为EH与平面PAD所成线面角 5分
而tan∠AHE=故当AH最小即AH⊥PD时EH与平面PAD所成角最大
6分
令AB=2,则AE=,此时
∴AH=,由平几知识得PA=2 7分
因为PA⊥平面ABCD,PA平面PAC,所以平面PAC⊥平面ABCD
过E作EO⊥AC于O,则EO⊥平面PAC
过O作OS⊥AF于S,连结ES,则∠ESO
为二面角E―AF―C的平面角 9分
在Rt△AOE中,EO=AE?sin30°=,AO=AE?cos30°=
又F是PC的中点,在Rt△ASO中,SO=AO?sin45°=
又SE=,在Rt△ESO中,cos∠ESO=
即所求二面角的余弦值为 12分
注:向量法及其它方法可参照给分。