题目内容
(本题满分14分)右图为一简单组合体,其底面ABCD为正方形,平面,
,且,(1)求证:BE//平面PDA;
(2)若N为线段的中点,求证:平面;
(3)若,求平面PBE与平面ABCD所成的二面角的大小.
,且,(1)求证:BE//平面PDA;
(2)若N为线段的中点,求证:平面;
(3)若,求平面PBE与平面ABCD所成的二面角的大小.
(Ⅰ)见解析 (Ⅱ) 见解析 (Ⅲ)45°--
(1)证明:∵,平面,平面
∴EC//平面,同理可得BC//平面---------------2分
∵EC平面EBC,BC平面EBC且
∴平面//平面----------3分又∵BE平面EBC ∴BE//平面PDA---------4分
(2)证法1:连结AC与BD交于点F, 连结NF,
∵F为BD的中点,∴且,-------------6分
又且
∴且
∴四边形NFCE为平行四边形-------------------------7分
∴
∵,平面,
面 ∴,
又∴面 ∴面--------------9分
[证法2:如图以点D为坐标原点,以AD所在的直线为x轴建立空间直角坐标系如图示:设该简单组合体的底面边长为1,
则
,--------------------------------6分
∴,,
∵,
∴-------------8分∵、面,且
∴面------9分
(3)解法1:连结DN,由(2)知面 ∴, ∵,
∴ ∴∴为平面PBE的法向量,设,则
∴=---11分∵为平面ABCD的法向量,, --------12分
设平面PBE与平面ABCD所成的二面角为,则-----------13分
∴ 即平面PBE与平面ABCD所成的二面角为45°---------------------------------14分
[解法2:延长PE与DC的延长线交于点G,连结GB,则GB为平面PBE与ABCD的交线-------10分
∵ ∴
∴D、B、G在以C为圆心、以BC为半径的圆上,
∴-------------------11分
∵平面,面
∴且
∴面 ∵面
∴∴为平面PBE与
平面ABCD所成的二面角的平面角--------13分
在中∵∴=45°即平面PBE与平面ABCD所成的二面角为45°-14分
其它解法请参照给分
∴EC//平面,同理可得BC//平面---------------2分
∵EC平面EBC,BC平面EBC且
∴平面//平面----------3分又∵BE平面EBC ∴BE//平面PDA---------4分
(2)证法1:连结AC与BD交于点F, 连结NF,
∵F为BD的中点,∴且,-------------6分
又且
∴且
∴四边形NFCE为平行四边形-------------------------7分
∴
∵,平面,
面 ∴,
又∴面 ∴面--------------9分
[证法2:如图以点D为坐标原点,以AD所在的直线为x轴建立空间直角坐标系如图示:设该简单组合体的底面边长为1,
则
,--------------------------------6分
∴,,
∵,
∴-------------8分∵、面,且
∴面------9分
(3)解法1:连结DN,由(2)知面 ∴, ∵,
∴ ∴∴为平面PBE的法向量,设,则
∴=---11分∵为平面ABCD的法向量,, --------12分
设平面PBE与平面ABCD所成的二面角为,则-----------13分
∴ 即平面PBE与平面ABCD所成的二面角为45°---------------------------------14分
[解法2:延长PE与DC的延长线交于点G,连结GB,则GB为平面PBE与ABCD的交线-------10分
∵ ∴
∴D、B、G在以C为圆心、以BC为半径的圆上,
∴-------------------11分
∵平面,面
∴且
∴面 ∵面
∴∴为平面PBE与
平面ABCD所成的二面角的平面角--------13分
在中∵∴=45°即平面PBE与平面ABCD所成的二面角为45°-14分
其它解法请参照给分
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