解答题如图,四棱锥P-ABCD,面PAD⊥面ABCD,△PAD是等边三角形,底面ABCD是矩形,,F是AB的中点.
(1)求证:面PCD⊥面PAD;
(2)求PC与平面ABCD所成的角;
(3)求二面角P-FC-B的度数.
网友回答
解:(1)取AD的中点G,连接PG,CG.
∵△ADP为正三角形,∴PG⊥AD.
又面PAD⊥面ABCD.AD为交线,
∴PG⊥面ABCD,∴PG⊥CD,又AD⊥CD
∴CD⊥面PAD,∴面PCD⊥面PAD
(2)由(1)∴PG⊥面ABCD,则∠PCG为PC与
平面ABCD所成的角.
设AD=a,则,.
在Rt△GDC中,.
在Rt△VGC中,.
∴∠PCG=30°.
即VC与平面ABCD成30°.
(3)连接GF,则.
而.
在△GFC中,GC2=GF2+FC2.∴GF⊥FC.
连接PF,由PG⊥平面ABCD知PF⊥FC,
则∠PFG即为二面角P-FC-D的平面角.
在Rt△VFG中,.
∴∠VPG=45°.二面角P-FC-B的度数为135°.解析分析:(1)欲证面PCD⊥面PAD,只需证明其中一个平面经过另一个平面的一条垂线,由已知面PAD⊥面ABCD,根据面面垂直的性质,以及底面是矩形,易判断面PCD中的CD垂直面PAD,即可得到要证的结论.(2)欲求PC与平面ABCD所成的角的大小,只需找到PC在平面ABCD内的射影,PC与它的射影所成角就是PC与平面ABCD所成角.由(1)中PG垂直平面ABCD可知,CG为PC在平面ABCD内的射影,所以∠PCG为所求,再放入Rt△GDC中来解即可.(3)欲求二面角P-FC-B的大小,只需找到它的平面角,平面角的大小即为二面角的大小,根据二面角的平面角的定义,只需在棱上找一点,过该点分别在两个半平面中作与棱垂直的射线,两射线所成角为所求,按此定义,可判断∠PFG即为二面角P-FC-D的平面角,再放入Rt△VFG中来解即可.点评:本题主要考查了面面垂直的证明,线面角,二面角的计算,综合考查了学生空间想象力,识图能力,逻辑推理能力,计算能力.