解答题

20.(本小题满分12分)三棱锥P-ABC中,侧面PAC与底面ABC垂直,PA=PB=PC=3,

(1)求证:AB ⊥ BC; 

(2)设AB=BC=,求AC与平面PBC所成角的大小. 

 

本小题主要考查两个平面垂直的性质、直线与平面所成角等有关知识,以及

逻辑思维能力和空间想象能力.满分12分.

    (Ⅰ)证明:如图1,取AC中点D,连结PD、BD.

    因为PA=PC,所以PD⊥AC,又已知面PAC⊥面ABC,

所以PD⊥面ABC,D为垂足.

因为PA=PB=PC,所以DA=DB=DC,

可知AC为△ABC的外接圆直径,因此AB⊥BC.

(Ⅱ)解:如图2,作CF⊥PB于F,连结AF、DF.

因为△PBC≌△PBA,所以AF⊥PB,AF=CF.

因此,PB⊥平面AFC,

所以面AFC⊥面PBC,交线是CF,

因此直线AC在平面PBC内的射影为直线CF,

∠ACF为AC与平面PBC所成的角.

在Rt△ABC中,AB=BC=2,所以BD=

在Rt△PDC中,DC=

在Rt△PDB中,

在Rt△FDC中,  所以∠ACF=30°.

即AC与平面PBC所成角为30°.

 

 

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