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2022年高考数学甲卷-理18

  2022-12-16 17:37:55  

(12分)在四棱锥PABCD中,PD底面ABCDCD//ABAD=DC=CB=1AB=2DP=3
(1)证明:BDPA
(2)求PD与平面PAB所成的角的正弦值.

分析:(1)易知PDBD,取AB中点E,容易证明四边形BCDE为平行四边形,再根据长度关系可得BDAD,进而得证;
(2)建立空间直角坐标系,写出各点的坐标,再求出平面PAB的法向量,利用向量的夹角公式即可得解.
解答:解:(1)证明:PD底面ABCDBDABCD
PDBD
AB中点E,连接DE
AD=DC=CB=1AB=2
DAB=60,又AE=12AB=AD=1
DE=1DE=12AB
ΔABD为直角三角形,且AB为斜边,
BDAD
PDAD=DPDPADADPAD
BDPAD
PAPAD
BDPA
(2)由(1)知,PDADBD两两互相垂直,故建立如图所示的空间直角坐标系,

BD=AB2AD2=3
D(0,0,0),A(1,0,0),B(0,3,0),P(0,0,3)
PD=(0,0,3),PA=(1,0,3),AB=(1,3,0)
设平面PAB的一个法向量为n=(x,y,z),则{nPA=x3z=0nAB=x+3y=0,则可取n=(3,1,1)
PD与平面PAB所成的角为θ,则sinθ=|cos<PD,n>|=|PDn|PD||n||=55
PD与平面PAB所成的角的正弦值为55

解答:本题考查线面垂直的判定以及利用空间向量求解二面角的正弦值,考查逻辑推理能力及运算求解能力,属于中档题.

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