题目内容

【题目】如图,AB是圆的直径,PA垂直圆所在的平面,C是圆上的点.

(1)求证:平面PAC⊥平面PBC;

(2)若AB=2,AC=1,PA=1,求二面角C-PB-A的余弦值.

【答案】(1)见解析(2)

【解析】

(1)由AB是圆的直径,得AC⊥BC,

由PA⊥平面ABC,BC平面ABC,得PA⊥BC.

又PA∩AC=A,PA平面PAC,AC平面PAC,

所以BC⊥平面PAC.

因为BC平面PBC,

所以平面PBC⊥平面PAC.

(2)过C作CM∥AP,则CM⊥平面ABC.

如图,以点C为坐标原点,分别以直线CB、CA、CM为x轴,y轴,z轴建立空间直角坐标系.

在Rt△ABC中,因为AB=2,AC=1,所以BC=.

因为PA=1,所以A(0,1,0),B(,0,0),P(0,1,1).故=(,0,0),=(0,1,1).

设平面BCP的法向量为n1=(x1,y1,z1),则所以

不妨令y1=1,则n1=(0,1,-1).因为=(0,0,1),=(,-1,0),

设平面ABP的法向量为n2=(x2,y2,z2),则所以

不妨令x2=1,则n2=(1,,0).于是cos〈n1,n2〉==.

由题图可判断二面角为锐角,所以二面角C-PB-A的余弦值为.

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