如图,四棱锥P-ABCD的底面为正方形,PA⊥底面ABCD,AB=1,PA=,E为CP的中点.
(1)求直线DE与平面ABCD所成角的大小.
(2)求二 面角E-AD-C的正切值.
(3)在线段PC上是否存在一点M,使PC⊥平面MBD?如果存在,求出MC的长;如果不存在,请说明理由.
网友回答
解:(1)如图,连接AC,BD交于点0,连接OE,则OE∥PA.
∵PA⊥底面ABCD,
∴OE⊥面ABCD.
∠EDO为DE与平面ABCD所成的角.(2分)
∵,
∴EDO=60°(4分)
(2)过点0作OF⊥AD于F,连接EF,由三垂线定理得EF⊥AD,
则∠EFO为二面角E-AD-C的平面角.(6分)
∵,
∴.(8分)
(3)过点O作OM⊥PC于M,由△COM~△CPA,得.(10分)
∵PC⊥OM,又PC⊥BD
∴PC⊥面MBD.
所以,所求M存在,且其位置使CM=.(12分)
解析分析:(1)本小题是一个求线面角的问题,首先要作出线面角,考查题设条件,可连接AC,BD交于点0,连接OE,则可得到OE∥PA,由题设条件可以得到OE⊥面ABCD,由线面角的定义可以得出∠EDO为DE与平面ABCD所成的角,如此线面角易求;(2)本小题是一个求二面角的问题,其一般解法是作出二面角的平面角,解三角形求出角,由(1)及二面角平面角的定义知,可过点0作OF⊥AD于F,连接EF,由此得∠EFO为二面角E-AD-C的平面角.由题设条件在三角形中求解即可;(3)本小题研究线面垂直的问题,是一个存在性问题,此类题一般是假设存在,再寻求存在的依据,一般是通过其存在所具有的性质,建立方程求解,若有解则说明存在,否则说明不存在,由图,可做PC⊥OM
点评:本题考查二面角的平面角及求法,线面角的求法,及线面垂直的存在性问题,解题的关键是熟练掌握二面角的平面角的作法与证法,线面角的作法与证法,在此类题的求解中,易漏掉证明所作的角即是所求的角而导致得分不全,本题考查了推理论证能力及空间想像感知能力综合性较强,有一定的思维深度,作题时推理要严谨