如图,在三棱锥P-ABC中,PA⊥AC,PA⊥AB,PA=PB,∠ABC=,∠BCA=,点D、E分别在棱PB,PC上,且DE∥BC,(1)求证:BC⊥平面PAC;(2

发布时间:2020-07-31 14:16:40

如图,在三棱锥P-ABC中,PA⊥AC,PA⊥AB,PA=PB,∠ABC=,∠BCA=,点D、E分别在棱PB,PC上,且DE∥BC,
(1)求证:BC⊥平面PAC;
(2)当D为PB的中点时,求AD与平面PAC所成的角正弦值;
(3)是否存在点E使得二面角A-DE-P为直二面角?并说明理由.

网友回答

解:(1)∵PA⊥底面ABC,∴PA⊥BC.
又∠BCA=90°,∴AC⊥BC,∴BC⊥平面PAC.
(2)∵D为PB的中点,DE∥BC,
∴DE=BC.
又由(1)知,BC⊥平面PAC,
∴DE⊥平面PAC,垂足为点E,
∴∠DAE是AD与平面PAC所成的角.
∵PA⊥底面ABC,∴PA⊥AB.
又PA=AB,∴△ABP为等腰直角三角形,
∴AD=AB.
在Rt△ABC中,∠ABC=60°,∴BC=AB,
∴在Rt△ADE中,sin∠DAE===,
即AD与平面PAC所成角的正弦值为 .
(3)∵DE∥BC,又由(1)知,BC⊥平面PAC,
∴DE⊥平面PAC.
又∵AE?平面PAC,PE?平面PAC,
∴DE⊥AE,DE⊥PE,
∴∠AEP为二面角A-DE-P的平面角.
∵PA⊥底面ABC,∴PA⊥AC,
∴∠PAC=90°,∴在棱PC上存在一点E,使得AE⊥PC.
这时,∠AEP=90°,
故存在点E使得二面角A-DE-P是直二面角.
解析分析:(1)欲证BC⊥平面PAC,根据直线与平面垂直的判定定理可知只需证BC与平面PAC内两相交直线垂直,根据线面垂直的性质可知PA⊥BC,而AC⊥BC,满足定理所需条件;(2)根据DE⊥平面PAC,垂足为点E,则∠DAE是AD与平面PAC所成的角.在Rt△ADE中,求出AD与平面PAC所成角即可;(3)根据DE⊥AE,DE⊥PE,由二面角的平面角的定义可知∠AEP为二面角A-DE-P的平面角,而PA⊥AC,则在棱PC上存在一点E,使得AE⊥PC,从而存在点E使得二面角A-DE-P是直二面角.

点评:考查线面所成角、线面垂直的判定定理以及二面角的求法,涉及到的知识点比较多,知识性技巧性都很强.
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