题目内容

梯形ABCD中,AD∥CP,PD⊥AD,CB⊥AD,∠DAC=
π
4
,PC=AC=2,如图①;现将其沿BC折成如图②的几何体,使得AD=
6


(Ⅰ)求直线BP与平面PAC所成角的正弦值;
(Ⅱ)求二面角C-PA-B的余弦值.
考点:用空间向量求平面间的夹角,直线与平面所成的角
专题:空间角
分析:(Ⅰ)由题意分别以BC、BA、BD所在直线为x轴、y轴、z轴,建立空间直角坐标系B-xyz,利用向量法能求出直线BP与平面PAC成的角.
(Ⅱ)求出平面PAB的法向量和平面PAC的法向量,利用向量法能求出二面角C-PA-B大小的余弦值.
解答: 解:(Ⅰ)由题意,∵PC=AC=2,
∴AB=BC=
2
,BD=2,AD=
6
.
在△ABD中,∵AB2+DB2=AD2,∴BD⊥BA,
∴BD、BA、BC两两垂直,
分别以BC、BA、BD所在直线为x轴、y轴、z轴,
建立空间直角坐标系B-xyz(如图).
A(0,
2
,0),B(0,0,0)
,C(
2
,0,0),P(
2
,0,2)
.
设平面PAC的法向量为
n
=(x,y,z),
CA
=(-
2
,
2
,0)
,
CP
=(0,0,2)
,
则
n
•
CA
=x-y=0
n
•
CP
=z=0
,取
n
=(1,1,0)
设直线BP与平面PAC成的角为θ,
则sinθ=|cps<
BP
,
n
>|=
2
2
×
6
=
6
6
.
直线BP与平面PAC成的角为arcsin
6
6
.
(Ⅱ)设平面PAB的法向量为
m
=(a,b,c),
AP
=(
2
,-
2
,2),
BC
=(
2
,0,0)
.
AB
=(0,-
2
,0),
AP
=(
2
,-
2
,2)
.
由
AB
•
m
=-
2
b=0
AP
•
m
=
2
a-
2
b+2c=0
,
令c=-1,∴
m
=(
2
,0,-1
).
由(Ⅰ)知平面PAC的法向量为
n
=(1,1,0).
∴cos<
m
,
n
>=
2
3
×
2
=
3
3
,
由图知二面角C-PA-B为锐角,
∴二面角C-PA-B大小的余弦值为
3
3
.
点评:本题考查直线与平面所成角的正弦值的求法,考查二面角的余弦值的求法,解题时要注意空间思维能力的培养.
练习册系列答案
相关题目

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网