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2020年高考数学新高考Ⅱ-20

  2021-06-08 21:59:43  

(12分)如图,四棱锥PABCD的底面为正方形,PD底面ABCD.设平面PAD与平面PBC的交线为l

(1)证明:l平面PDC
(2)已知PD=AD=1Ql上的点,QB=2,求PB与平面QCD所成角的正弦值.
分析:(1)过P在平面PAD内作直线l//AD,推得l为平面PAD和平面PBC的交线,由线面垂直的判定和性质,即可得证;
(2)以D为坐标原点,直线DADCDP所在的直线为xyz轴,建立空间直角坐标系Dxyz,求出Q(0,1,1),运用向量法,求得平面QCD的法向量,结合向量的夹角公式求解即可.
解答:(1)证明:过P在平面PAD内作直线l//AD
AD//BC,可得l//BC,即l为平面PAD和平面PBC的交线,
PD平面ABCDBC平面ABCDPDBC
BCCDCDPD=DBC平面PCD
l//BCl平面PCD
(2)解:如图,以D为坐标原点,直线DADCDP所在的直线为xyz轴,建立空间直角坐标系Dxyz
PD=AD=1Ql上的点,QB=2
PB=3QP=1

D(0,0,0)A(1,0,0)C(0,1,0)P(0,0,1)B(1,1,0),作PQ//AD,则PQ为平面PAD与平面PBC的交线为l,因为QB=2ΔQAB是等腰直角三角形,所以Q(1,0,1)
DQ=(1,0,1)PB=(1,1,1)DC=(0,1,0)
设平面QCD的法向量为n=(abc)
{nDC=0nDQ=0{b=0a+c=0,取c=1,可得n=(1,0,1)
cos<nPB>=nPB|n||PB|=1132=63
PB与平面QCD所成角的正弦值为63
点评:本题考查空间线面垂直的判定,以及线面角的求法,考查转化思想和向量法的运用,考查运算能力和推理能力,属于中档题.

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