(2014•成都一模)如图,在底面是正方形的四棱锥P-ABCD中,平面PCD⊥平面ABCD,PC=PD=CD=2.

(2014•成都一模)如图,在底面是正方形的四棱锥P-ABCD中,平面PCD⊥平面ABCD,PC=PD=CD=2.
(Ⅰ)求证:PD⊥BC;
(Ⅱ)求二面角B-PD-C的大小;
(Ⅲ)求点A到平面PBC的距离.
炎迪 1年前 已收到1个回答 举报

想她风就停了_mm 幼苗

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解题思路:(Ⅰ)欲证BC⊥PD,先证BC⊥平面PCD,根据两平面垂直的性质定理可知平面PCD∩平面ABCD=CD,BC⊥CD,即可证得BC⊥平面PCD;
(Ⅱ)取PD的中点E,连接CE、BE,根据二面角平面角的定义可知∠CEB为二面角B-PD-C的平面角,在Rt△CEB中求出此角的正切值即可;
(Ⅲ)过D作DF⊥PC于F,则DF为点D到平面PBC的距离,在等边△PCD中求出DF即可.

(Ⅰ)证明:∵平面PCD⊥平面ABCD,
又平面PCD∩平面ABCD=CD,BC⊥CD,∴BC⊥平面PCD,(3分)
∵PD⊂平面PCD,∴BC⊥PD;(4分)

(Ⅱ)取PD的中点E,连接CE、BE,
∵△PCD为正三角形,∴CE⊥PD,
由(Ⅰ)知BC⊥平面PCD,∴CE是BE在平面PCD内的射影,
∴BE⊥PD,∴∠CEB为二面角B-PD-C的平面角,(7分)
在△CEB中,∠BCE=90°,BC=2,CE=
3,∴tan∠CEB=
BC
CE=
2
3
3,
∴二面角B-PD-C的大小为arctan
2
3
3;(10分)

(Ⅲ)∵底面ABCD为正方形,∴AD∥BC,
∵BC⊂平面PBC,BC⊂平面PBC,
∴AD∥平面PBC,∴点A到平面PBC的距离等于点D到平面PBC的距离,
过D作DF⊥PC于F,∵BC⊥平面PCD,∴BC⊥DF,∵PC∩BC=C,
∴DF⊥平面PBC,且DF∩平面PBC=F,∴DF为点D到平面PBC的距离,(13分)
在等边△PCD中,DC=2,DF⊥PC,∴CF=1, DF=
DC2−CF2=
3,
∴点A到平面PBC的距离等于
3.(14分)

点评:
本题考点: 与二面角有关的立体几何综合题;平面与平面垂直的性质;点、线、面间的距离计算.

考点点评: 本题主要考查了二面角及其度量,以及平面与平面垂直的性质和点、线、面间的距离计算,考查空间想象能力、运算能力和推理论证能力,属于中档题.

1年前

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