题目内容
(1)若M为PC中点,求证:ME∥平面PAB;
(2)若二面角M-EB-C的平面角为60°,求直线AB与平面MEB所成角的余弦值.
分析:(1)取BC的中点M,连接MN,NE,通过证线线平行证明平面MNE∥平面PAB,由面面平行的性质可得线面平行;
(2)建立空间直角坐标系,给出相关点的坐标,设出平面MEB的法向量,利用二面角M-EB-C的平面角为60°,求出平面MEB的法向量,再利用向量坐标运算求直线AB与平面MEB所成角的余弦值.
(2)建立空间直角坐标系,给出相关点的坐标,设出平面MEB的法向量,利用二面角M-EB-C的平面角为60°,求出平面MEB的法向量,再利用向量坐标运算求直线AB与平面MEB所成角的余弦值.
解答:解:(1)取BC的中点M,连接MN,NE,
∵MN∥PB,MN?平面PAB,PB?平面PAB,
∴MN∥平面PAB
∵EN∥AB,EN?平面PAB,AB?平面PAB,
∴NE∥平面PAB,又MN∩NE=N
∴平面MNE∥平面PAB,ME?平面MNE
∴MN∥平面PAB
(2)连接PE,∵△PAD为正三角形,∴PE⊥AD,
∵四边形ABCD为菱形,AB=2,∠DAB=60°,E为AD的中点,AE=1,∴BE⊥AD,
建立空间直角坐标系如图,得E(0,0,0),A(1,0,0),B(0,
,0),D(-1,0,0),P(0,0,
),C(-2,
,0),
设
=λ
=(-2λ,
λ,-
λ),∴M(-2λ,
λ,-
λ+
),
=(-2λ,
λ,-
λ+
)
=(0,
,0),设平面MEB的法向量
=(a,b,c),
由
•
=
b=0⇒b=0,由
•
=-2λa-
λc+
λ=0⇒a=
c,
平面EBC的法向量
=(0,0,1),设
=(
-
λ,0,2λ)
∵二面角M-EB-C的平面角为60°
∴cos<
,
>=
=
,解得λ=
或-1(舍去),
此时,
=(
,0,
),
=(-1,
,0),
cos<
,
>=
=-
,
所以,所求角的余弦值为
.
∵MN∥PB,MN?平面PAB,PB?平面PAB,
∴MN∥平面PAB
∵EN∥AB,EN?平面PAB,AB?平面PAB,
∴NE∥平面PAB,又MN∩NE=N
∴平面MNE∥平面PAB,ME?平面MNE
∴MN∥平面PAB
(2)连接PE,∵△PAD为正三角形,∴PE⊥AD,
∵四边形ABCD为菱形,AB=2,∠DAB=60°,E为AD的中点,AE=1,∴BE⊥AD,
建立空间直角坐标系如图,得E(0,0,0),A(1,0,0),B(0,
| 3 |
| 3 |
| 3 |
设
| PM |
| PC |
| 3 |
| 3 |
| 3 |
| 3 |
| 3 |
| EM |
| 3 |
| 3 |
| 3 |
| EB |
| 3 |
| n |
由
| EB |
| n |
| 3 |
| EM |
| n |
| 3 |
| 3 |
| ||
| 2λ |
平面EBC的法向量
| m |
| n |
| 3 |
| 3 |
∵二面角M-EB-C的平面角为60°
∴cos<
| m |
| n |
| 2λ | ||
1×
|
| 1 |
| 2 |
| 1 |
| 3 |
此时,
| n |
2
| ||
| 3 |
| 2 |
| 3 |
| AB |
| 3 |
cos<
| n |
| AB |
-
| ||||
2×
|
| ||
| 4 |
所以,所求角的余弦值为
| ||
| 4 |
点评:本题主要考查了用向量方法求直线与平面所成的角、求二面角的余弦值,考查了线面平行的判定,解题的关键是利用二面角M-EB-C的大小,求平面MEB的法向量.
练习册系列答案
相关题目