(本小题满分12分)如图,四棱锥 中, 底面 ,四边形 中, , , , ,E为 中点.(1)求证:CD⊥面PAC;(2

1个回答

  • (1)见解析 (2) 90°

    试题分析:(1)(6分)

    ∵PA⊥面ABCD,CD

    面ABCD∴PA⊥CD 2分

    ,

    ,且 AB=BC=2

    ∴∠ABC=90°,AC=2

    ,∠CAD=45°

    ∵AD=4∴CD=2

    ∵CD 2+AC 2=AD 2∴AC⊥CD 4分

    ∵AC∩PA=A ∴CD⊥面PAC 6分

    (2)(6分)

    方法一:以A为原点,分别以AB、AD、AP所在直线为x轴、y轴、z轴建立空间直角坐标系

    则A(0,0,0),B(2,0,0),C(2,2,0),P(0,0,2) 2分

    ∵E是PC中点

    ∴E(1,1,1)

    4分

    ∴BE⊥AC∴BE与AC所成的角为90° 6分

    方法二:作AC中点O,连结EO

    ∵E、O分别是PC、AC中点

    ∴EO//PA

    ∵PA⊥面ABCD∴EO⊥面ABCD

    ∴EO⊥AC

    可证得ABCG是正方形∴AC⊥BO

    ∵BO∩EO=O∴AC⊥面BEO

    ∴AC⊥BE∴BE与AC所成的角为90°

    方法三:作PD中点F,AD中点G

    ∵AD

    2BC,AG=GD

    ∴四边形ABCG是正方形,且BG//CD∴BO

    ∵EF是△PCD的中位线∴EF

    ∴EF

    BO∴BE

    FO

    ∴BE与AC所成的角等于OF与AC所成的角

    PB=2

    ,BC=2,PC=

    ∴PB⊥BC

    ∵E是PC中点∴BE=

    PD=

    ∴AF=

    ∵AO=

    ,OF=BE=

    ,AF=

    ∴∠AOF=90° 即BE与AC所成的角为90°

    点评:立体几何的求解有两大思路。其一:几何法,依据线面的位置关系,长度关系推理计算:其二,代数法,利用空间坐标系,点的坐标转化为向量运算