10.如图所示,在三棱锥P-ABC中,AC=BC=2,∠ACB=90°,AP=BP=AB,PC⊥AC. 

(1)求证:PC⊥AB; (2)求二面角B-AP-C的大小; (3)求点C到平面APB的距离. 

方法一  (1)证明 如,取AB中点D,连结PD,CD. 

∵AP=BP,∴PD⊥AB. ∵AC=BC,∴CD⊥AB. 图(1)

∵PD∩CD=D,∴AB⊥平面PCD. ∵PC平面PCD,∴PC⊥AB. 

(2)解  ∵AC=BC,AP=BP,PC=PC, 

∴△APC≌△BPC. 又PC⊥AC,∴PC⊥BC. 

又∠ACB=90°,即AC⊥BC, 且AC∩PC=C,∴BC⊥平面PAC. 

如图(2),取AP中点E,连结BE,CE. ∵AB=BP,∴BE⊥AP. 

∵EC是BE在平面PAC内的射影,∴CE⊥AP. 

∴∠BEC是二面角B-AP-C的平面角. 

在△BCE中,∠BCE=90°,BC=2,BE=AB=, 

∴sin∠BEC=. ∴二面角B-AP-C的大小为arcsin. 

(3)解  由(1)知AB⊥平面PCD, ∴平面APB⊥平面PCD. 如图(3),过C作CH⊥PD,垂足为H. 

∵平面APB∩平面PCD=PD, ∴CH⊥平面APB. 

∴CH的长即为点C到平面APB的距离. 

由(1)知PC⊥AB,又PC⊥AC, 且AB∩AC=A,∴PC⊥平面ABC. 

∵CD平面ABC,∴PC⊥CD. 

在Rt△PCD中,CD=AB=,PD=PB=, ∴PC==2. 

∴CH=. ∴点C到平面APB的距离为. 

方法二  (1)证明  ∵AC=BC,AP=BP,CP=CP, ∴△APC≌△BPC. 

又PC⊥AC,∴PC⊥BC. ∵AC∩BC=C,∴PC⊥平面ABC. 

∵AB平面ABC,∴PC⊥AB.  

(2)解  如图所示,以C为原点建立空间直角坐标系C-xyz. 

则C(0,0,0),A(0,2,0), B(2,0,0),设P(0,0,t). 

∵|PB|=|AB|=2, ∴t=2,P(0,0,2). 

取AP中点E,连结BE,CE.  ∵|AC|=|PC|,|AB|=|BP|, ∴CE⊥AP,BE⊥AP. 

∴∠BEC是二面角B-AP-C的平面角. ∵E(0,1,1),∴=(0,-1,-1),=(2,-1,-1), 

∴cos∠BEC=. ∴二面角B-AP-C的大小为arccos. 

(3)解  ∵AC=BC=PC, ∴C在平面APB内的射影为正△APB的中心H, 

且CH的长为点C到平面APB的距离. 如(2)建立空间直角坐标系C-xyz. 

∵,∴点H的坐标为 ∴, ∴点C到平面APB的距离为.

 0  309036  309044  309050  309054  309060  309062  309066  309072  309074  309080  309086  309090  309092  309096  309102  309104  309110  309114  309116  309120  309122  309126  309128  309130  309131  309132  309134  309135  309136  309138  309140  309144  309146  309150  309152  309156  309162  309164  309170  309174  309176  309180  309186  309192  309194  309200  309204  309206  309212  309216  309222  309230  447090 

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