解答题如图,在三棱锥P-ABC中,AC=BC=2,∠ACB=90°,AP=BP=AB,PC⊥AC.
(Ⅰ)求证:PC⊥AB;
(Ⅱ)求二面角B-AP-C的大小;
(Ⅲ)求点C到平面APB的距离.
网友回答
解:(Ⅰ)取AB中点D,连接PD,CD.
∵AP=BP,∴PD⊥AB.
∵AC=BC,∴CD⊥AB.
∵PD∩CD=D,∴AB⊥平面PCD.
∵PC?平面PCD,∴PC⊥AB.
(Ⅱ)∵AC=BC,AP=BP,∴△APC≌△BPC.
又PC⊥AC,∴PC⊥BC.
又∠ACB=90°,即AC⊥BC,且AC∩PC=C,∴BC⊥平面PAC.
取AP中点E.连接BE,CE.
∵AB=BP,∴BE⊥AP.
∵EC是BE在平面PAC内的射影,∴CE⊥AP.
∴∠BEC是二面角B-AP-C的平面角.
在△BCE中,∠BCE=90°,BC=2,,
∴.∴二面角B-AP-C的大小为.
(Ⅲ)由(Ⅰ)知AB⊥平面PCD,∴平面APB⊥平面PCD.
过C作CH⊥PD,垂足为H.
∵平面APB∩平面PCD=PD,∴CH⊥平面APB.
∴CH的长即为点C到平面APB的距离.
由(Ⅰ)知PC⊥AB,又PC⊥AC,且AB∩AC=A,∴PC⊥平面ABC.
∵CD?平面ABC,∴PC⊥CD.
在Rt△PCD中,,,
∴.∴.
∴点C到平面APB的距离为.解析分析:(Ⅰ)欲证PC⊥AB,取AB中点D,连接PD,CD,可先证AB⊥平面PCD,欲证AB⊥平面PCD,根据直线与平面垂直的判定定理可知只需证AB与平面PCD内两相交直线垂直,而PD⊥AB,CD⊥AB,又PD∩CD=D,满足定理条件;(Ⅱ)取AP中点E.连接BE,CE,根据二面角平面角的定义可知∠BEC是二面角B-AP-C的平面角,在△BCE中求出此角即可;(Ⅲ)过C作CH⊥PD,垂足为H,易知CH的长即为点C到平面APB的距离,在Rt△PCD中利用勾股定理等知识求出CH即可.点评:本题主要考查了空间两直线的位置关系,以及二面角的度量和点到面的距离的求解,培养学生空间想象能力,属于基础题.