如图,在四棱锥P-ABCD中,PD⊥平面ABCD,AD⊥CD,DB平分∠ADC,E是PC的中点,AD=CD=1,DB=22 (Ⅰ)求证:PA∥平面BDE;(Ⅱ)求证:AC⊥平面PBD;(Ⅲ)求直线BC
题目
如图,在四棱锥P-ABCD中,PD⊥平面ABCD,AD⊥CD,DB平分∠ADC,E是PC的中点,AD=CD=1,
DB=2 (Ⅰ)求证:PA∥平面BDE;
(Ⅱ)求证:AC⊥平面PBD;
(Ⅲ)求直线BC与平面PBD所成的角的正弦值.
答案
(I)证明:设AC∩BD=H,连结EH.
在△ADC中,因为AD=CD,且DB平分∠ADC,
所以H为AC的中点.又由题设,E为PC的中点,
故EH∥PA.又EH⊂平面BDE,PA不包含于平面BDE,
所以PA∥平面BDE.
(II)证明:因为PD⊥平面ABCD,
AC⊂平面ABCD,所以PD⊥AC.
由(I)得,DB⊥AC.
又PD∩DB=D,故AC⊥平面PBD.
(Ⅲ) 由AC⊥平面PBD知,
BH为BC在平面PBD内的射影,
所以∠CBH为直线BC与平面PBD所成的角.
由AD⊥CD,AD=CD=1,DB=2
,
得DH=CH=
,BH=
,
BC=,
在Rt△BHC中,
sin∠CBH===,
所以直线BC与平面PBD所成的角的正弦值为
.
(I)设AC∩BD=H,连结EH,由三角形中位线定理得EH∥PA.由此能证明PA∥平面BDE.
(II)由线面垂直得PD⊥AC,由(I)得,DB⊥AC,由此能证明AC⊥平面PBD.
(Ⅲ)由AC⊥平面PBD知,∠CBH为直线BC与平面PBD所成的角.由此能求出直线BC与平面PBD所成的角的正弦值.
直线与平面垂直的判定;直线与平面平行的判定.
本题考查直线与平面平行的证明,考查直线与平面垂直的证明,考查直线与平面所成角的正弦值的求法,解题时要认真审题,注意空间思维能力的培养.
举一反三
已知函数f(x)=x,g(x)=alnx,a∈R.若曲线y=f(x)与曲线y=g(x)相交,且在交点处有相同的切线,求a的值和该切线方程.
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