题目内容

【题目】如图,点C在以AB为直径的圆上运动,PA⊥平面ABC,且PA=AC,D,E分别是PC,PB的中点.

(1)求证:PC⊥平面ADE.

(2)若二面角C﹣AE﹣B为60°,求直线AB与平面ADE所成角的大小.

【答案】(1)见解析(2)30°.

【解析】

(1)由已知可得BC⊥平面PAC,进而有DE⊥平面PAC,可得DE⊥PC,再由已知可得AD⊥PC,即可证明结论;

(2)设PA=AC=1,设BC=t,建立以C为原点,CB为x轴,CA为y轴,过点C作的平行线为z轴,建立空间直角坐标系,求出平面ACE的法向量和平面ABE的法向量,结合已知求出,求出坐标,用线面角公式即可求解.

(1)证明:∵点C在以AB为直径的圆上运动,PA⊥平面ABC,

∴BC⊥PA,BC⊥AC,∵AC∩PA=A,∴BC⊥平面PAC,

∵D,E分别是PC,PB的中点,∴DE∥BC,

∴DE⊥平面PAC,又PC平面PAC,∴DE⊥PC,

∵PA=AC,D是PC中点,∴AD⊥PC,

∵DE∩AD=D,∴PC⊥平面ADE.

(2)以C为原点,CB为x轴,CA为y轴,

过点C作的平行线为z轴,建立空间直角坐标系,

设PA=AC=1,设BC=t,则A(0,1,0),B(t,0,0),

C(0,0,0),P(0,1,1),E(),

(t,﹣1,0),(0,﹣1,0),(,),

设平面ACE的法向量(x,y,z),

则,取x=1,得(1,0,﹣t),

设平面ABE的法向量(x,y,z),

则,取x=1,得(1,t,0),

∵二面角C﹣AE﹣B为60°,

∴cos60°,解得t=1,(t=﹣1,舍),

∴B(1,0,0),(﹣1,1,0),

由(1)得为平面ADE的法向量

设直线AB与平面ADE所成角的大小为θ,

则sinθ,∴θ=30°,

∴直线AB与平面ADE所成角的大小为30°.

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