三、解答题

19)(本小题满分13分)

如图,在四棱锥中,底面为直角,

分别为CD的中点。

(Ⅰ)试证:平面

(Ⅱ)设PA=K·AB,且二面角的平面角大于,求的取值范围。

 

 

 

 

 

 

解法一

I)证:由已知为直角,故是矩形,从而

底面,故由三垂线定理知,在中,

分别为的中点,故,从而

由此得.

II)连接ACBFG,易知GAC的中点,连接EG,则在中易知

EGPA,又因PA底面ABCD,故EG底面ABCD,在底面ABCD中,过G

GHBD,垂足为H,连接EH,由三垂线定理知EHBD,从而为二面

E-BD-C的平面角。

,则在中,有

以下计算,考虑底面的平面图(如答(19)图2)。连接

中,因

从而得

因此

是锐角,故要使,必须

解之得,的取值范围为

解法二:

I)如图,以为原点,所在直线为轴,所在直线为y轴,所在

直线为轴建立,空间直角坐标系,设,则易知点

坐标分别为

从而

中点,故

从而

由此得.

II)设平面上的射影为,过垂足为

由三垂线定理知,从而为二面角的平面角。

,则

,即

                 

又因,且的方向相同,故,即

                 

由①②解得,从而

是锐角,由,得,即

的取值范围为

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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