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解答题三棱锥P-ABC中 ∠BAC=90° PA=PB=PC=BC=2AB=2 (1)

时间:2022-12-27 02:51:13

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解答题三棱锥P-ABC中 ∠BAC=90° PA=PB=PC=BC=2AB=2 (1)

问题补充:

解答题三棱锥P-ABC中,∠BAC=90°,PA=PB=PC=BC=2AB=2,

(1)求证:面PBC⊥面ABC

(2)求二面角B-AP-C的余弦值.

答案:

(1)证明:取BC中点O,连接AO,PO,由已知△BAC为直角三角形,

所以可得OA=OB=OC,又知PA=PB=PC,

则△POA≌△POB≌△POC

∴∠POA=∠POB=∠POC=90°,∴PO⊥OB,PO⊥OA,OB∩OA=O

所以PO⊥面BCA,PO?面ABC,∴面PBC⊥面ABC

(2)解:过O作OD与BC垂直,交AC于D点,

如图建立坐标系O-xyz

则,B(0,-1,0),C(0,1,0),,

设面PAB的法向量为n1=(x,y,z),由n1?=0,n1?=0,可知n1=(1,-,1)

求得面PAC的法向量为n1=(3,,1),cos(n1,n2)==,

所以二面角B-AP-C的余弦值为.解析分析:(1)由题意由于三棱锥P-ABC中,∠BCA=90°,且PA=PB=PC=BC=2AB=2,所以可以取BC中点O,连接AO,PO,由已知△BAC为直角三角形,所以可得OA=OB=OC,又知PA=PB=PC,则△POA≌△POB≌△POC,利用该三角形的全等得到对应角相等,进而得到线面垂直及面面垂直即可;(2)由题意可以建立如图所示的空间直角坐标系O-xyz,利用求空间点的坐标的方法可以求出点A,B,C,P的坐标,再由向量的坐标公式求出向量的坐标,由平面的法向量的定义及求解平面法向量的方法求出平面PAC的法向量,利用平面法向量的夹角公式与平面二面角之间的关系即可求解.点评:此题重点考查了线面垂直与面面垂直的判定定理,还考查了利用空间向量的方法求解二面角的大小,还考查了学生的计算能力与空间想象的能力.

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