(2012•保定一模)如圖,四棱錐P-ABCD中,PA⊥平面ABCD,ABCD是矩形,PA=AB=1,直線PD與底面ABCD所成的角等于30°,PF=FB,E∈BC,EF∥平面PAC.
(1)試求若
BEEC
的值;
(2)求二面角P-DE-A的余弦值;
(3)求直線PC與平面PDE所成角的正弦值.
分析:(1)利用EF∥平面PAC,可得EF∥PC,根據(jù)PF=FB,可知BE=EC;
(2)以A為坐標(biāo)原點(diǎn),分別以AD,AB,AP所在直線為x,y,z軸,建立空間直角坐標(biāo)系,用坐標(biāo)表示點(diǎn)與向量,求出平面PDE的法向量、平面ADE的法向量,利用向量的夾角公式即可求得二面角P-DE-A的平面角;
(3)求出
PC
=(
3
,1,-1)
,平面PDE的法向量為
n
=(
3
3
,
1
2
,1)
,利用向量的夾角公式即可求得直線PC與平面PDE所成角的正弦值.
解答:解:(1)∵平面PBC∩平面PAC=PC,EF?平面PBC,EF∥平面PAC
∴EF∥PC
∵PF=FB,
∴BE=EC,即
BE
EC
=1

(2)以A為坐標(biāo)原點(diǎn),分別以AD,AB,AP所在直線為x,y,z軸,建立空間直角坐標(biāo)系
∵PA⊥平面ABCD,PA=AB=1
∴直線PD與底面ABCD所成的角為∠PDA=30°,
∴AD=
3

則P(0,0,1),B(0,1,0),C(
3
,1,0),E(
3
2
,1,0

DE
=( -
3
2
,1,0)
,
PE
=(
3
2
,1,-1)

設(shè)平面PDE的法向量為
n
=(x,y,z)
,∴
n
DE
=0
,
n
PE
=0

-
3
2
x+y=0
3
2
x+y+z=0
,∴取z=1,可得
n
=(
3
3
,
1
2
,1)

又平面ADE的法向量為
m
=(0,0,1)

設(shè)二面角P-DE-A的平面角為θ,則cosθ=
n
m
|
n
||
m
|
=
2
57
19

(3)∵C(
3
,1,0),∴
PC
=(
3
,1,-1)

設(shè)直線PC與平面PDE所成角為α
∵平面PDE的法向量為
n
=(
3
3
,
1
2
,1)

sinα=
n
PC
|
n
||
PC
|
=
285
95

∴直線PC與平面PDE所成角的正弦值為
285
95
點(diǎn)評(píng):本題考查線面平行的性質(zhì),考查面面角,線面角,利用空間向量,熟練掌握線面平行的性質(zhì)是關(guān)鍵.
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2
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