解答题
19.(本小题满分12分)
如图,在四棱锥
中,底面ABCD是正方形,侧棱
底面ABCD,
,
是PC的中点。
(1)证明
平面EDB;(2)求EB与底面ABCD所成的角的正切值。

本题考查直线与平面平行、直线与平面所成的角等基础知识,考查空间
想象能力和推理论证能力,满分12分。
方法一:
(1)证明:连结AC、AC交BD于O。连结EO
∵ 底面ABCD是正方形 ∴ 点O是AC的中点。
在
中,EO是中位线
∴
![]()
而
平面EDB且
平面
,所以,
平面EDB。
(2)解:作
交CD于F。连结BF,设正方形ABCD的边长为
。
∵
底面ABCD
∴
∴
F为DC的中点
∴
底面ABCD,BF为BE在底面ABCD内的射影,故
为直线EB
与底面ABCD所成的角。
在
中,![]()
∵
∴
在
中

所以EB与底面ABCD所成的角的正切值为![]()

方法二:如图所示建立空间直角坐标系,D为坐标原点。设![]()
(1)证明:连结AC,AC交BD于G。连结EG。依题意得
,
,
∵ 底面ABCD是正方形
∴
G是此正方形的中心,故点G的坐标为![]()
∴
![]()
∴
这表明![]()
而
平面
且
平面EDB
∴
平面EDB
(2)解:依题意得
,![]()
取DC的中点
连结EF,BF
∵
,
,![]()
∴
,
∴
,![]()
∴
底面ABCD,BF为BE在底面ABCD内的射影,故
为
直线EB与底面ABCD所成的角。
在
中,
,![]()
∴

所以,EB与底面ABCD所成的角的正切值为
。

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