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manfen5.com 满分网如图,在直三棱柱ABC-A1B1C1中,AB⊥BC,P为A1C1的中点,AB=BC=kPA.
(I)当k=1时,求证PA⊥B1C;
(II)当k为何值时,直线PA与平面BB1C1C所成的角的正弦值为manfen5.com 满分网,并求此时二面角A-PC-B的余弦值.
(I)以点B为坐标原点,分别以直线BA、BC、BB1为x轴、y轴建立空间直角坐标系Oxyz,设AB=2,欲证PA⊥B1C,只需它们对应的坐标,计算它们的数量积,使数量积为零即可; (II)先求出平面B1C的一个法向量,先求直线PA与法向量的夹角的余弦值然后得到直线与平面所成角的正弦值,可求出k的值,最后求出平面BPC的一个法向量,根据两法向量的夹角的余弦值求出二面角A-PC-B的余弦值. 【解析】 以点B为坐标原点,分别以直线BA、BC、BB1为x轴、y轴建立空间直角坐标系Oxyz. (I)设AB=2,则AB=BC=PA=2 根据题意得: 所以. ∵,∴PA⊥B1C. (II)设AB=2,则, 根据题意:A(2,0,0),C(0,2,0), 又因为, 所以, ∴, ∴, ∵AB⊥平面B1C, 所以由题意得, 即,即, ∵k>0,解得k=. 即时,直线PA与平面BB1C1C所成的角的正弦值为.(8分) ∵B1P⊥面APC,∴平面APC的法向量. 设平面BPC的一个法向量为, ∵ 由,得, ∴ 所以此时二面角A-PC-B的余弦值是.(12分)
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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