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1、试题题目:如图所示,四棱锥P-ABCD的底面是边长为1的正方形,PA⊥CD,PA=1,..

发布人:繁体字网(www.fantiz5.com) 发布时间:2016-02-19 07:30:00

试题原文

如图所示, 四棱锥PABCD的底面是边长为1的正方形,PACDPA = 1, PDEPD上一点,PE = 2ED
(Ⅰ)求证:PA ⊥平面ABCD
(Ⅱ)求二面角D-ACE的余弦值;
(Ⅲ)在侧棱PC上是否存在一点F,使得BF∥平面AEC?若存在,指出F点的位置,并证明;若不存在,说明理由.

  试题来源:湖北省模拟题   试题题型:解答题   试题难度:中档   适用学段:高中   考察重点:直线与平面垂直的判定与性质



2、试题答案:该试题的参考答案和解析内容如下:
解:(Ⅰ) ∵ PA = PD = 1 ,PD = 2 , 
∴ PA2 + AD2 = PD2, 即:PA ⊥ AD      
又PA ⊥CD , AD , CD 相交于点D, ∴ PA ⊥平面ABCD 
(Ⅱ)过E作EG∥PA 交AD于G,从而EG ⊥平面ABCD,
且AG = 2GD , EG = PA = ,  
连接BD交AC于O, 过G作GH∥OD ,交AC于H,连接EH.
∵GH ⊥AC , ∴EH ⊥AC ,
∴∠ EHG为二面角D-AC-E的平面角.
∴tan∠EHG = =
∴二面角D-AC-E的平面角的余弦值为-
(Ⅲ)以AB , AD , PA为x轴、y轴、z轴建立空间直角坐标系.
则A(0 ,0, 0),B(1,0,0) ,C(1,1,0),P(0,0,1),E(0 , ),
= (1,1,0), = (0 , )                                                
设平面AEC的法向量= (x, y,z) , 则
即:, 令y = 1 , 则 = (- 1,1, - 2 )
假设侧棱PC上存在一点F, 且 , (0 ≤  ≤ 1),
使得:BF∥平面AEC, 则· = 0.
又因为:+ = (0 ,1,0)+ (-,-,)= (-,1-,),
·+ 1- - 2 = 0 ,
= ,
所以存在PC的中点F, 使得BF∥平面AEC.  
3、扩展分析:该试题重点查考的考点详细输入如下:

    经过对同学们试题原文答题和答案批改分析后,可以看出该题目“如图所示,四棱锥P-ABCD的底面是边长为1的正方形,PA⊥CD,PA=1,..”的主要目的是检查您对于考点“高中直线与平面垂直的判定与性质”相关知识的理解。有关该知识点的概要说明可查看:“高中直线与平面垂直的判定与性质”。


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