如图,四边形ABCD是正方形,PB⊥平面ABCD,MA∥PB,PB=AB=2MA、

如图,四边形ABCD是正方形,PB⊥平面ABCD,MA∥PB,PB=AB=2MA、
(Ⅰ)证明:AC∥平面PMD;
(Ⅱ)求直线BD与平面PCD所成的角的大小;
(Ⅲ)求平面PMD与平面ABCD所成的二面角(锐角)的正切值.
fgz98 1年前 已收到1个回答 举报

夏蓝梦雪 幼苗

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解题思路:(I)取PD的中点E,连EO,EM.根据三角形中位线定理,易判断四边形MAOE是平行四边形,则ME∥AC,结合线面平行的判定定理,可得AC∥平面PMD;
(Ⅱ)由已知中PB⊥平面ABCD,CD⊥BC,我们结合线面垂直的性质及判定可得CD⊥平面PBC,再由面面垂直的判定可得面PBC⊥平面PCD,过B作BF⊥PC于F,连DF,易得∠BDF是直线BD与平面PDC所成的角,解三角形BDF,即可求出直线BD与平面PCD所成的角的大小;
(Ⅲ)分别延长PM,BA,设PM∩BA=G,连DG,过A作AN⊥DG于N,连MN,.则∠MNA是平面PMD与平面ABCD所成的二面角的平面角,解三角形MNA,即可求出平面PMD与平面ABCD所成的二面角(锐角)的正切值.

证明:(Ⅰ)如图,取PD的中点E,连EO,EM.

∵EO∥PB,EO=[1/2]PB,MA∥PB,MA=[1/2]PB,
∴EO∥MA,且EO=MA、
∴四边形MAOE是平行四边形.
∴ME∥AC、
又∵AC⊄平面PMD,ME⊂平面PMD,
∴AC∥平面PMD.(3分)
(Ⅱ)如图,PB⊥平面ABCD,CD⊂平面ABCD,
∴CD⊥PB.
又∵CD⊥BC,
∴CD⊥平面PBC、
∵CD⊂平面PCD,
∴平面PBC⊥平面PCD、

过B作BF⊥PC于F,则BF⊥平面PDC,连DF,则DF为BD在平面PCD上的射影.
∴∠BDF是直线BD与平面PDC所成的角.
不妨设AB=2,则在Rt△PBC中,PB=BC=2,BF⊥PC,
∴BF=[1/2]PC=
2.
∵BD=2
2.
∴在Rt△BFD中,BF=[1/2]BD,
∴∠BDF=[π/6].
∴直线BD与平面PCD所成的角是[π/6].(5分)
(Ⅲ)如图,

分别延长PM,BA,设PM∩BA=G,连DG,
则平面PMD∩平面ABCD=DG.
不妨设AB=2,
∵MA∥PB,PB=2MA,
∴GA=AB=2.
过A作AN⊥DG于N,连MN.
∵PB⊥平面ABCD,
∴MA⊥平面ABCD,∴MN⊥DG.
∴∠MNA是平面PMD与平面ABCD
所成的二面角的平面角(锐角).
在Rt△MAN中,
tan∠MNA=[MA/NA]=

2
2.
∴平面PMD与平面ABCD所成的二面角的正切值是

2
2

点评:
本题考点: 二面角的平面角及求法;直线与平面平行的判定;直线与平面所成的角.

考点点评: 本题考查的知识点是二面角的平面角及求示,直线与平面平行的判定,直线与平面所成的角,其中在求线面夹角及二面角时,找出其平面角是解答此类问题的关键.

1年前

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