(2014•浙江模拟)如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是矩形,PA⊥平面ABCD,PA=AD=2,AB=1,B

(2014•浙江模拟)如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是矩形,PA⊥平面ABCD,PA=AD=2,AB=1,BM⊥PD于点M.
(1)求证:AM⊥PD;
(2)求直线CD与平面ACM所成的角的余弦值.
xfgqf 1年前 已收到1个回答 举报

jordancui 幼苗

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解题思路:(1)可通过证明PD⊥平面ABM由线面垂直的性质定理证明AM⊥PD;
(2)法一:求直线CD与平面ACM所成的角的余弦值,可通过作出其平面角,解三角形求之.
法二:用向量法给出空间坐标系,及各点的坐标,求出直线的方向向量的坐标以及平面的法向量的坐标,再由公式sinα=|
CD
n
|
CD
||
n
|
|
求出线面角的正弦值,进而求出余弦值.

(1)证明:∵PA⊥平面ABCD,AB⊂平面ABCD,∴PA⊥AB.
∵AB⊥AD,AD∩PA=A,AD⊂平面PAD,PA⊂平面PAD,
∴AB⊥平面PAD.
∵PD⊂平面PAD
∴AB⊥PD,
∵BM⊥PD,AB∩BM=B,AB⊂平面ABM,BM⊂平面ABM,∴PD⊥平面ABM.
∵AM⊂平面ABM,∴AM⊥PD.
(2)解法1:由(1)知,AM⊥PD,又PA=AD,
则M是PD的中点,在Rt△PAD中,
得AM=
2,在Rt△CDM中,得MC=
MD2+DC2=
3,
∴S△ACM=
1
2AM•MC=

6
2.
设点D到平面ACM的距离为h,由VD-ACM=VM-ACD
得[1/3S△ACM•h=
1
3S△ACD•
1
2PA.解得h=

6
3],
设直线CD与平面ACM所成的角为θ,则sinθ=
h
CD=

6
3,

点评:
本题考点: 用空间向量求直线与平面的夹角;直线与平面垂直的性质.

考点点评: 本题考查空间的线面关系、线面角、空间向量及坐标运算、解三角形等知识,考查数形结合、化归转化的数学思想和方法,以及空间想象能力、推理论证能力和运算求解能力,本题易因向量法求线面角的公式记忆不准导致错误.

1年前

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