题目内容

如图,已知点P在正方体ABCD-A1B1C1D1的对角线BD1上,∠PDA=60°.
(1)求DP与CC1所成角的大小;
(2)求DP与平面AA1D1D所成角的大小.
考点:直线与平面所成的角,异面直线及其所成的角
专题:空间角
分析:(Ⅰ)以D为原点,DA为单位长,建立空间直角坐标系D-xyz.利用向量法能求出DP与CC'所成的角.
(Ⅱ)平面AA'D'D的一个法向量是
DC
=(0,1,0)
,由此能求出DP与平面AA'D'D所成的角的大小.
解答: 解:(Ⅰ)如图,以D为原点,DA为单位长,
建立空间直角坐标系D-xyz.
则
DA
=(1,0,0)
,
CC′
=(0,0,1)
.
连结BD,B'D'.
在平面BB'D'D中,延长DP交B'D'于H.
设
DH
=(m,m,1)(m>0)
,
由已知<
DH
,
DA
>=60°
,
由
DA
•
DH
=|
DA
||
DH
|cos<
DA
,
DH
>

得2m=
2m2+1
.解得m=
2
2
,
所以
DH
=(
2
2
,
2
2
,1)
.(4分)
因为cos<
DH
,
CC′
>=
2
2
×0+
2
2
×0+1×1
1×
2
=
2
2
,(6分)
所以<
DH
,
CC′
>=45°
.
所以DP与CC'所成的角为45°,(8分)
(Ⅱ)平面AA'D'D的一个法向量是
DC
=(0,1,0)
.
因为cos<
DH
,
DC
>=
2
2
×0+
2
2
×1+1×0
1×
2
=
1
2
,(12分)
所以<
DH
,
DC
>=60°
.
所以DP与平面AA'D'D所成的角为30°.(14分)
点评:本题考查异面直线所成角的大小的求法,考查直线与平面所成角的大小的求法,解题时要认真审题,注意向量法的合理运用.
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