如图,在三棱锥P-ABC中,PA⊥底面ABC,PA=AB,∠ABC=60°,∠BCA=90°,点D,E分别在棱PB,PC

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  • 解题思路:(Ⅰ)由题设条件推导出PA⊥BC,AC⊥BC,由此能够证明BC⊥平面PAC.

    (Ⅱ)由已知条件推导出∠DAE是AD与平面PAC所成的角,由此能求出AD与平面PAC所成的角的大小.

    (Ⅲ)由已知条件推导出∠AEP为二面角A-DE-P的平面角,由此能推导出存在点E使得二面角A-DE-P是直二面角.

    (Ⅰ)∵PA⊥底面ABC,∴PA⊥BC.

    又∵∠BCA=90°,∴AC⊥BC.

    ∵PA∩AC=A,∴BC⊥平面PAC.…(4分)

    (Ⅱ)∵D为PB的中点,DE∥BC,

    ∴DE=[1/2BC,

    又由(Ⅰ)知,BC⊥平面PAC,

    ∴DE⊥平面PAC,垂足为点E.

    ∴∠DAE是AD与平面PAC所成的角,…(6分)

    ∵PA⊥底面ABC,∴PA⊥AB,又PA=AB,

    ∴△ABP为等腰直角三角形,∴AD=

    1

    2AB,

    ∴在Rt△ABC中,∠ABC=60°,∴BC=

    1

    2AB.

    ∴在Rt△ADE中,sin∠DAE=

    DE

    AD]=[BC/2AD]=

    2

    4,

    ∴AD与平面PAC所成的角的大小arcsin

    2

    4.…(8分)

    (Ⅲ)∵DE∥BC,又由(Ⅰ)知,BC⊥平面PAC,∴DE⊥平面PAC,

    又∵AE⊂平面PAC,PE⊂平面PAC,

    ∴DE⊥AE,DE⊥PE,

    ∴∠AEP为二面角A-DE-P的平面角,…(10分)

    ∵PA⊥底面ABC,∴PA⊥AC,∴∠PAC=90°.

    ∴在棱PC上存在一点E,

    使得AE⊥PC,这时∠AEP=90°,

    故存在点E使得二面角A-DE-P是直二面角.…(12分)

    点评:

    本题考点: 与二面角有关的立体几何综合题;直线与平面垂直的判定.

    考点点评: 本题考查直线与平面垂直的证明,考查直线与平面所成角的大小的求法,解题时要注意空间思维能力的培养.