如图,已知圆O的直径AB长度为4,点D为线段AB上一点,且,点C为圆O上一点,且.点P在圆O所在平面上的正投影为点D,PD=BD.
(1)求证:CD⊥平面PAB;
(2)求点D到平面PBC的距离.
网友回答
解:(1)∵AB为圆O的直径,∴AC⊥CB,
∵Rt△ABC中,由,∴tan∠ABC==,∠ABC=30°,
∵AB=4,3AD=DB,∴DB=3,,
由余弦定理,得△BCD中,CD2=DB2+BC2-2DB?BCcos30°=3,
∴CD2+DB2=12=BC2,可得CD⊥AO.
∵点P在圆O所在平面上的正投影为点D,即PD⊥平面ABC,
又∵CD?平面ABC,∴PD⊥CD,
∵PD∩AO=D得,∴CD⊥平面PAB.
(2)由(1)可知,PD=DB=3,且Rt△BCD中,,
∴.
又∵,,,
∴△PBC为等腰三角形,可得.
设点D到平面PBC的距离为d,由VP-BDC=VD-PBC,得
,解之得.
解析分析:(1)由AB是圆的直径,得到AC⊥CB,结合BC=AC算出∠ABC=30°,进而得到.△BCD中用余弦定理算出CD长,从而CD2+DB2=BC2,可得CD⊥AO.再根据PD⊥平面ABC,得到PD⊥CD,结合线面垂直的判定定理即可证出CD⊥平面PAB;
(2)根据(1)中计算的结果,利用锥体体积公式算出,而VP-BDC=VD-PDC,由此设点D到平面PBC的距离为d,可得,结合△PBC的面积可算出点D到平面PBC的距离.
点评:本题给出底面△ABC在外接圆中的三棱锥,求证线面垂直并求点到平面的距离,着重考查了线面垂直的判定与性质、锥体体积公式和点面距离的求法等知识,属于中档题.