167.四棱锥P-ABCD的底面是边长为a的正方形,PB垂直面ABCD,证明无论四棱锥的高怎样变化,面PAD与面PCD所成的二面角恒大于90°.

解析::注意到题目中所给的二面角,面PAD与面PCD的棱为PD,围绕PD而考虑问题解决途径.

 证法一:利用定义法

 经APDA平面内作AEPDE,连CE

 因底是正方形,故CDDA

 △CED≌△AEDAEEC,∠CED=∠AED=90°,

 则CEPD

 故∠CEA是面PAD与面PCD所成二面角的平面角.

 设ACBD交于O,连EO,则EOAC

 因OA×aAEADa

 cos∠AEC<0.

 所以面PAD与面PCD所成的二面角恒大于90°.

 证法二:运用三垂线法

 ∵ PB⊥面ABCD,则PBAD,又ADAB

 ∴ AD⊥面PAB,即面PAB⊥面PAD

 过BBEPA,则BE⊥面PAD

 在面PBC内作PGBC,连GD

 经CCF⊥面PADF

 那么连结EF,有EFAD

 经FFHPDH,连CH

 则∠FHC是所求二面角平面角的补角.

 因CFFH,故∠FHC是锐角.

 则面PAD与面PCD所成二面角大于90°.

 此结论证明过程中与棱锥高无关.

 证法三:利用垂面法找平面角.

 在证法一所给图形中

 连ACBD,因ACBDPB⊥面ABCD

 ∴ ACPD

 经AAEPDE,那么有PD⊥面AEC,连CE

 即PDCE

 故PD与平面AEC垂直后,面AEC与面ADC及面ADP的交线EAEC构成角∠CEA就是二面角的平面角.

 以下同证法一.

 0  419721  419729  419735  419739  419745  419747  419751  419757  419759  419765  419771  419775  419777  419781  419787  419789  419795  419799  419801  419805  419807  419811  419813  419815  419816  419817  419819  419820  419821  419823  419825  419829  419831  419835  419837  419841  419847  419849  419855  419859  419861  419865  419871  419877  419879  419885  419889  419891  419897  419901  419907  419915  447090 

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