题目内容
如图,在底面为直角梯形的四棱锥
中
,
平面
,
,
,
.
⑴求证:![]()
;
⑵求直线
与平面
所成的角;
⑶设点
在棱
上,
,若
∥平面
,求
的值.
![]()
【命题意图】本小题将直四棱锥的底面设计为梯形,考查平面几何的基础知识.同时题目指出一条侧棱与底面垂直,搭建了空间直角坐标系的基本架构.本题通过分层设计,考查了空间平行、垂直,以及线面成角等知识,考查学生的空间想象能力、推理论证能力和运算求解能力.
【试题解析】解:【方法一】(1)证明:由题意知
则![]()
![]()
(4分)
(2)∵
∥
,又
平面
.
∴平面![]()
平面
.
过
作
//
交
于![]()
过点
作![]()
交
于
,则
∠
为直线
与平面
所成的角.
在Rt△
中,∠
,
,
∴
,∴∠
.
即直线
与平面
所成角为
. (8分)
(3)连结
,∵
∥
,∴
∥平面
.
又∵
∥平面
,
∴平面
∥平面
,∴
∥
.
又∵![]()
∴
∴
,即![]()
(12分)
【方法二】如图,在平面ABCD内过D作直线DF//AB,交BC于F,分别以DA、DF、DP所在的直线为x、y、z轴建立空间直角坐标系.
(1)设
,则
,
∵
,∴
. (4分)
(2)由(1)知
.
由条件知A(1,0,0),B(1,
,0),
.
设
,
则![]()
即直线
为
. (8分)
(3)由(2)知C(-3,
,0),记P(0,0,a),则
,
,
,
,
而
,所以
,
![]()
=![]()
设
为平面PAB的法向量,则
,即
,即
.
进而得
,
由
,得
∴![]()
(12分)
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