题目内容
【题目】如下图所示,在三棱锥P-ABC中,PA⊥底面ABC,PA=AB,∠ABC=60°,∠BCA=90°,点D,E分别在棱PB,PC上,且DE∥BC.
(1)求证:BC⊥平面PAC;
(2)当D为PB的中点时,求AD与平面PAC所成的角的正弦值;
(3)是否存在点E,使得二面角A-DE-P为直二面角?并说明理由.
【答案】(1)见证明;(2) (3)见解析
【解析】
建立如图所示的空间直角坐标系,(1)通过证明,再结合即可得结论;(2)结合(1)中的结论进一步说明是与平面所成的角,先通过向量夹角公式求出余弦值,再求正弦值;(3)由已知条件推导出为二面角的平面角,由此能推导出存在点使得二面角是直二面角.
以A为原点,,分别为y轴、z轴的正方向,
过A点且垂直于平面PAB的直线为x轴,建立空间直角坐标系,
设PA=a,由已知可得:A(0,0,0),B(0,a,0),C,P(0,0,a).
(1)=(0,0,a),=,∴=0,∴⊥,∴BC⊥AP,
又∵∠BCA=90°,∴BC⊥AC,∴BC⊥平面PAC.
(2)∵D为PB的中点,DE∥BC,∴E为PC的中点,
∴D,E,
∴由(1)知,BC⊥平面PAC,∴DE⊥平面PAC,垂足为点E,
∴∠DAE是AD与平面PAC所成的角,
∵=,=,∴cos∠DAE==,
∴AD与平面PAC所成的角的正弦值为.
(3)∵DE∥BC,又由(1)知BC⊥平面PAC,∴DE⊥平面PAC,
又∵AE平面PAC,PE平面PAC,
∴DE⊥AE,DE⊥PE,∴∠AEP为二面角A-DE-P的平面角.
∵PA⊥底面ABC,∴PA⊥AC,∴∠PAC=90°,
∴在棱PC上存在一点E,使得AE⊥PC,这时∠AEP=90°,
故存在点E,使得二面角A-DE-P是直二面角.
练习册系列答案
相关题目