解答题如图,在四棱锥P-ABCD中,PA⊥平面ABCD,AC⊥AD,PA=AD=2,AC=1.
(Ⅰ)证明PC⊥AD;
(Ⅱ)求二面角A-PC-D的正弦值.
网友回答
解:(I)以、、为x、y、z正半轴方向,建立空间直角坐标系A-xyz…(1分)
则D(2,0,0),C(0,1,0),P(0,0,2)…(3分)
∴=(0,1,-2),=(2,0,0),
可得?=0×2+1×0+(-2)×0=0,
∴⊥,即PC⊥AD;…(6分)
(II)=(0,1,-2),=(2,-1,0),
设平面PCD的一个法向量=(x,y,z).
则,取z=1,得=(1,2,1)…(10分)
∵是平面PAC的法向量…(11分)
∴cos<,>==,可得sin<,>=
得:二面角A-PC-D的正弦值为…(13分)解析分析:(I)以、、为x、y、z正半轴方向,建立空间直角坐标系A-xyz如图.得出D、C、P各点的坐标,从而得出=(0,1,-2),=(2,0,0),再计算?=0,可得⊥,即PC⊥AD;(II)利用垂直向量数量积为零的方法,建立方程组并解之,可得平面PCD的一个法向量=(1,2,1),结合=(2,0,0)是平面PAC的法向量,算出,夹角的余弦,即为二面角A-PC-D的余弦之值.最后用同角三角函数关系,不难得出二面角A-PC-D的正弦值.点评:本题给出四棱锥,求证线线垂直并求二面角的大小,着重考查了直线与平面垂直的性质、用空间向量求平面间的夹角等知识,属于中档题.