Question

已知三棱柱ABC-A₁B₁C₁的侧棱与底面垂直，体积为

9

4

，底面是边长为

3

的正三角形．若P为底面A₁B₁C₁的中心，则PA与平面ABC所成的角的大小为

 

．

Answer 1

分析：利用三棱柱ABC-A₁B₁C₁的侧棱与底面垂直和线面角的定义可知，∠APA₁为PA与平面A₁B₁C₁所成角．利用三棱锥的体积计算公式可得AA₁，再利用正三角形的性质可得A₁P，在Rt△AA₁P中，利用tan∠APA₁=

AA1

A1P

，可得结论．

解答：解：如图所示，
∵AA₁⊥底面A₁B₁C₁，∴∠APA₁为PA与平面A₁B₁C₁所成角，
∵平面ABC∥平面A₁B₁C₁，∴∠APA₁为PA与平面ABC所成角．
∵S△A1B1C1=

3

4

×(

3

)2=

3 3

4

．
∴V_{三棱柱ABC-A1B1C1}=AA1×S△A1B1C1=

3 3

4

AA₁，解得AA1=

3

．
又P为底面正三角形A₁B₁C₁的中心，∴A₁P=

2

3

A1D=1，
在Rt△AA₁P中，tan∠APA₁=

AA1

A1P

=

3

，
∴∠APA₁=60°．
故答案为：60°．

点评：本题考查线面角，掌握正三角形的性质、线面角的定义是解题的关键．