20.解:(1)PB//平面EAC。                                      2分

(2)

正三角形PAD中,EPD的中点,所以,

,所以,AE⊥平面PCD。                      6分

(3)在PC上取点M使得

由于正三角形PAD及矩形ABCD,且AD=AB,所以

所以,在等腰直角三角形DPC中,

连接,因为AE⊥平面PCD,所以,

所以,为二面角APCD的平面角。

中,

即二面角APCD的正切值为。         10分

(4)设NAD中点,连接PN,则

又面PAD⊥底面ABCD,所以,PN⊥底面ABCD

所以,NBPB在面ABCD上的射影。

要使PBAC,需且只需NBAC

在矩形ABCD中,设AD=1,ABx

解之得:

所以,当时,PBAC。           14分

证法二:(按解法一相应步骤给分)

NAD中点,QBC中点,则因为PAD是正三角形,底面ABCD是矩形,所以,,又因为侧面PAD⊥底面ABCD,所以,

N为坐标原点,NANQNP所在直线分别为轴如图建立空间直角坐标系。设,则

(2)

所以,

,所以,AE⊥平面PCD。              6分

(3)当时,由(2)可知:是平面PDC的法向量;

设平面PAC的法向量为,则,即

,取,可得:。所以,

向量所成角的余弦值为:

所以,tan q  = 。

又由图可知,二面角APCD的平面角为锐角,所以,二面角APCD的平面角就是向量所成角的补角。

其正切值等于。                           10分

(4),令,得,所以,。所以,当时,PBAC。  

 0  404413  404421  404427  404431  404437  404439  404443  404449  404451  404457  404463  404467  404469  404473  404479  404481  404487  404491  404493  404497  404499  404503  404505  404507  404508  404509  404511  404512  404513  404515  404517  404521  404523  404527  404529  404533  404539  404541  404547  404551  404553  404557  404563  404569  404571  404577  404581  404583  404589  404593  404599  404607  447090 

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