题目内容

(本小题满分12分)(注意:在试题卷上作答无效)

在四棱锥中,侧面底面,,底面是直角梯形,,,,.

(Ⅰ)求证:平面;

(Ⅱ)设为侧棱上一点,,

试确定的值,使得二面角为.

 

【答案】

解法一:

(Ⅰ)平面底面,,所以平面,………1分     

   所以,  .……2分

如图,以为原点建立空间直角坐标系.

则………3分

,,

所以,,……………4分

又由平面,可得,所以平面.……………6分

(Ⅱ)平面的法向量为,…………………………………………7分

,,

所以, ………………………………………………………………8分

设平面的法向量为,,,

由,,得

所以,,………………………………………………….……9分

所以,………………………………………………………….…10分

所以,……………………...……11分

注意到,得.   …………………………….………………12分   

 

法二:(Ⅰ)∵面PCD⊥底面ABCD,面PCD∩底面ABCD=CD,PD面PCD,且PD⊥CD

∴PD⊥面ABCD,………1分  又BC面ABCD,∴BC⊥PD    ①…. .…..……2分

取CD中点E,连结BE,则BE⊥CD,且BE=1

在Rt△ABD中,,在Rt△BCE中,BC=. .……………………...……4分

∵, ∴BC⊥BD   ②………………...……5分

由①、②且PD∩BD=D

∴BC⊥面PBD.            ……….………………………………………….…...……6分

(Ⅱ)过Q作QF//BC交PB于F,过F作FG⊥BD于G,连结 GQ.

∵BC⊥面PBD,QF//BC

∴QF⊥面PBD,∴FG为QG在面PBD上的射影,

又∵BD⊥FG  ∴BD⊥QG

∴∠FGQ为二面角Q-BD-P的平面角;由题意,∠FGQ=45°. …………….…...……8分

设PQ=x,易知

∵FQ//BC,∴

∵FG//PD∴………………..…...……10分

在Rt△FGQ中,∠FGQ=45°

∴FQ=FG,即   ∴……..….........……11分

∵    ∴      ∴……..…............……12分

 

【解析】略

 

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