例3:(2004江苏南京模拟题)(本小题满分12分)

例3:(2004江苏南京模拟题)(本小题满分12分)
如图,四棱锥P—ABCD中,PB⊥底面ABCD,CD⊥PD.底面ABCD为直角梯形,
AD‖BC,AB⊥BC,AB=AD=PB=3.点E在棱PA上,且PE=2EA.
(Ⅰ)求异面直线PA与CD所成的角;
(Ⅱ)求证:PC‖平面EBD;
(Ⅲ)求二面角A—BE—D的大小(用反三角函数表示).
美侬 1年前 已收到3个回答 举报

8dkg 幼苗

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PB⊥底面ABCD,CD⊥PD,可以得出CD⊥BD,
底面ABCD为直角梯形,AD‖BC,AB⊥BC,AB=AD,很容易得出△CDB和△BAD都是直角三角形,故得:BC=6,
点E在棱PA上,且PE=2EA.可知E在三等分点上,
我们以B为原点,以BC、AB、PB分别为X轴、Y轴、Z轴,则
A( 0,3,0 ),B( 0,0,0 ),C(6,0,0),D( 3,3,0 ),P(0,0,3 )
易得E(0,2,1) ,(其z轴是P的1/3,y轴是BA的2/3),
(Ⅰ)过A做AF‖CD交BC于F,故异面直线PA与CD所成的角就是∠PAF,
不难证明AF=PF=PA=3√2,PAF是等边三角形,
故∠PAF=60°,
异面直线PA与CD所成的角是60°.
(Ⅱ)直线PC方程为x+2z=6,y=0,
设平面EBD方程为ax+by+cz+d=0,
代入B、D、E坐标可得d=0,a=b,c=2b,则有
bx+by+2bz=0,即x+y+2z=0,
当y固定时,即一条关于xoz平面的斜率与直线PC斜率相同的直线,
故PC‖平面EBD;
【也可以把直线PC方程代入平面方程,看是否有解,有解则相交,无解则平行,将x+2z=6代入得y= -6,而直线为y=0,显然无解,】
(Ⅲ)BE方程为y=2z,x=0,
因为DA⊥yoz平面,设BE所在直线上一点G(0,2z,z),
则∠DAG的正切值是DA/AG=3²/√[(0-0)²+(2z-3)²+(z-0)²]=9/√(5z²-12z+9),
当tg∠DAG值最大时的角就是二面角,
DA是固定的,当AG最小时(此时AG⊥BE)即分子最小时值最大,得tg∠DAGmax=3√5,
故二面角A—BE—D的大小为arctg3√5.

1年前

2

szsunlight 幼苗

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建系...

1年前

2

rosikell 幼苗

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建立直角坐标系,B为原点,PB为Z轴,BC,AB分别为X轴,Y轴
A( 0,3,0 ), B( 0,0,0 ), D( 3,3,0 ), P(0,0,3 )
易得E(0,2,1)

1年前

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