解答题在三棱锥P-ABC中,PA⊥PB,PA⊥PC,PB⊥PC,点D、E分别是棱BC、

发布时间:2020-07-09 07:01:26

解答题在三棱锥P-ABC中,PA⊥PB,PA⊥PC,PB⊥PC,点D、E分别是棱BC、AP的中点.
(1)试用反证法证明直线DE与直线CP是异面直线;
(2)若PA=PB=PC=4,F为棱AB上的点,且,求二面角D-EF-B的大小(结果用反三角函数值表示).

网友回答

解:(1)证明:(反证法)假设DE与CP不是异面直线.(2分)
设DE与CP都在平面α上.∵P∈α,E∈α,∴PE?α.∵A∈PE,∴A∈α.
又∵C∈α,D∈α,∴CD?α.∵B∈CD,∴B∈α.
∴点A、B、C、P都在平面α上,这与P、A、B、C不共面(P-ABC是三棱锥)矛盾,于是,假设不成立.(5分)
所以直线DE与CP是异面直线.(6分)
?(2)按如图所示建立空间直角坐标系.            (7分)
由题可知,A(4,0,0)、B(0,4,0)、C(0,0,4),进一步有D(0,2,2)、
E(2,0,0)、F(3,1,0),且平面EFB的一个法向量为.
设平面DEF的一个法向量为,则,即.
取x=1,得y=-1,z=2.
所以.        ?????????       ?  (9分)
记,于是,,.   ???   (10分)
结合图形可以判断二面角D-EF-B是锐角,因此二面角D-EF-B的大小为.           (12分)解析分析:(1)用反证法证明,假设DE与CP不是异面直线.设DE与CP都在平面α上.由P∈α,E∈α,知PE?α.A∈α.由C∈α,D∈α,CD?α.知B∈α.从而得到点A、B、C、P都在平面α上,这与P、A、B、C不共面(P-ABC是三棱锥)矛盾,由此得到直线DE与CP是异面直线.(2)建立恰当的空间直角坐标系.借助法向量用向量法求二面角D-EF-B的大小.点评:本题考查异面直线的证明和二面角的求法,解题时要认真审题,注意反证法和向量法的灵活运用.
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