已知AA1⊥平面ABC,AB=BC=AA1=CA,P为A1B上的点.(1)当为何值时,AB⊥PC;(2)当二面角P-AC-B的大小为时,求的值.

发布时间:2020-07-31 09:19:59

已知AA1⊥平面ABC,AB=BC=AA1=CA,P为A1B上的点.
(1)当为何值时,AB⊥PC;
(2)当二面角P-AC-B的大小为时,求的值.

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解:(1)当=1时.作PD∥A1A交AB于D,连CD.由A1A⊥面ABC,知PD⊥面ABC.
当P为A1B中点时,D为AB中点.
∵△ABC为正三角形,∴CD⊥AB.∴PC⊥AB(三垂线定理).

(2)过D作DE⊥AC于E,连接PE,则PE⊥AC,
∴∠DEP为二面角P-AC-B的平面角,∠DEP=.
∴tan∠PED==.
∴PD=DE.
∵DE=AD?sin60°=AD,
∴PD=DE=×AD=AD.
又∵PD∥A1A,
∴PD=BD.
∴==.
解析分析:(1)当=1,作PD∥A1A交AB于D,连CD.由A1A⊥面ABC,知PD⊥面ABC,当P为A1B中点时,D为AB中点,而△ABC为正三角形,则CD⊥AB,根据三垂线定理可得PC⊥AB.(2)过D作DE⊥AC于E,连接PE,则PE⊥AC,根据二面角平面角的定义可知∠DEP为二面角P-AC-B的平面角,在三角形PED中求出PD与DE的关系,根据DE=AD?sin60°=AD,得到PD与AD的关系,而PD∥A1A,则PD=BD,从而求出的值.

点评:本题主要考查了直线与平面垂直的性质,以及三垂线定理和与二面角有关的立体几何综合题,同时考查了学生计算能力、分析问题解决问题的能力,属于中档题.
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