Question

（本小題14分）如圖所示,在四棱錐中,底面為矩形,側(cè)棱底面,為的中點.

(1)求直線與所成角的余弦值;

(2)在側(cè)面內(nèi)找一點,使平面，并分別求出點到和的距離.

 

 

 

 

Answer 1

【答案】

解  方法一  （1）建立如圖所示的空間直角坐標系，

則A、B、C、D、P、E的坐標為A（0，0，0），B（，0，0）、C（，1，0）、D（0，1，0）、P（0，0，2）、

E(0，，1)，從而=（，1，0），=（，0，-2）.

設與的夾角為，則cos===，

∴AC與PB所成角的余弦值為……………………………………7分

（2）由于N點在側(cè)面PAB內(nèi)，故可設N點坐標為（x,0,z）,則=（-x，，1-z），由NE⊥平面PAC可得

，即,化簡得,∴ 

即N點的坐標為（，0，1），

從而N點到AB、AP的距離分別為1，…………………14分

方法二  （1）設AC∩BD=O，

連接OE，AE，BD，則OE∥PB，

 

 

∴∠EOA即為AC與PB所成的角或其補角.

在△AOE中，AO=1，OE=PB=，AE=PD=，

∴由余弦定理得cos∠EOA=,

即AC與PB所成角的余弦值為.

(2)在平面ABCD內(nèi)過D作AC的垂線交AB于F,則∠ADF=.連接PF,則在Rt△ADF中,DF==,AF=AD·tan∠ADF=.

設N為PF的中點，連接NE，則NE∥DF.

∵DF⊥AC，DF⊥PA，

∴DF⊥平面PAC，從而NE⊥平面PAC.

∴N點到AB的距離為AP=1，N點到AP的距離為AF=.

【解析】略