题目内容

【题目】如图,在四棱锥中, 平面 .

(I)求异面直线所成角的余弦值;

(II)求证: 平面

(Ⅲ)求直线与平面所成角的正弦值.

【答案】(Ⅰ).(Ⅱ)见解析;(Ⅲ).

【解析】试题分析:本小题主要考查两条异面直线所成的角、直线与平面垂直、直线与平面所成的角等基础知识.求两条异面直线所成的角,首先要借助平行线找出异面直线所成的角,然后借助解三角形求出角,证明线面垂直只需寻求线线垂直,求线面角首先利用转化思想寻求直线与平面所成的角,本题作 是一步重要的转化,寻求斜线、垂线,斜足、垂足、斜线在平面内的射影,找到线面角后利用三角形边角关系求出线面角.求线面角也可转化为点到平面的距离“盲求”.

考查空间想象能力、运算求解能力和推理论证能力.

试题解析:(Ⅰ)如图,由已知AD//BC,学|科网故或其补角即为异面直线APBC所成的角.因为AD⊥平面PDC,所以ADPD.在Rt△PDA中,由已知,得,故.

所以,异面直线APBC所成角的余弦值为.

(Ⅱ)证明:因为AD⊥平面PDC,直线PD平面PDC,所以ADPD.又因为BC//AD,所以PDBC,又PDPB,所以PD⊥平面PBC.

(Ⅲ)解:过点DAB的平行线交BC于点F,连结PF,则DF与平面PBC所成的角等于AB与平面PBC所成的角.

因为PD⊥平面PBC,故PFDF在平面PBC上的射影,所以为直线DF和平面PBC所成的角.

由于AD//BCDF//AB,故BF=AD=1,由已知,得CF=BCBF=2.又ADDC,故BCDC,在Rt△DCF中,可得,在Rt△DPF中,可得.

所以,直线AB与平面PBC所成角的正弦值为.

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