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  432042  432050  432056  432060  432066  432068  432072  432078  432080  432086  432092  432096  432098  432102  432108  432110  432116  432120  432122  432126  432128  432132  432134  432136  432137  432138  432140  432141  432142  432144  432146  432150  432152  432156  432158  432162  432168  432170  432176  432180  432182  432186  432192  432198  432200  432206  432210  432212  432218  432222  432228  432236  447090 

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