题目内容

(16分)如图,四棱锥S-ABCD 的底面是正方形,每条侧棱的长都是地面边长的倍,

P为侧棱SD上的点。

(Ⅰ)求证:ACSD;       

(Ⅱ)若SD平面PAC,求二面角P-AC-D的大小

(Ⅲ)在(Ⅱ)的条件下,侧棱SC上是否存在一点E, 使得BE∥平

面PAC。若存在,求SE:EC的值;若不存在,试说明理由。

 

 

【答案】

【解析】解法一:

     (Ⅰ)连BD,设AC交BD于O,由题意。在正方形ABCD中,,所以,得.[来源:学.科.网Z.X.X.K]

      (Ⅱ)设正方形边长,则

,所以,

      连,由(Ⅰ)知,所以,     

,所以是二面角的平面角。

,知,所以,

即二面角的大小为

  (Ⅲ)在棱SC上存在一点E,使

由(Ⅱ)可得,故可在上取一点,使,过的平行线与的交点即为。连BN。在中知,又由于,故平面,得,由于,故.

解法二:

     (Ⅰ);连,设交于,由题意知.以O为坐标原点,分别为轴、轴、轴正方向,建立坐标系如图。[来源:ZXXK]

   设底面边长为,则高

   于是    

                    

           

           

              

故     

从而  

      (Ⅱ)由题设知,平面的一个法向量,平面的一个法向量,设所求二面角为,则,所求二面角的大小为[来源:Z_xx_k.Com]

     (Ⅲ)在棱上存在一点使.[来源:]

      由(Ⅱ)知是平面的一个法向量,

    且  

设           

则      [来源:ZXXK]

而      

即当时,        [来源:ZXXK]

不在平面内,故

 

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