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2025年高考数学上海春-9

(5分)已知$P$是一个圆锥的顶点,$PA$是母线,$PA=2$,该圆锥的底面半径是1.$B$、$C$分别在圆锥的底面上,则异面直线$PA$与$BC$所成角的最小值为____.
〖答案〗$\dfrac{\pi }{3}$.
〖分析〗过$A$作$AD//BC$交底面圆锥于$D$点,则$\angle PAD$为异面直线$PA$与$BC$所成角,结合余弦定理与余弦函数的性质即可得$\angle PAD$的取值范围,从而得所求最值.
〖解答〗解:$P$是一个圆锥的顶点,$PA$是母线,$PA=2$,该圆锥的底面半径是1,
$B$、$C$分别在圆锥的底面上,
如图,过$A$作$AD//BC$交底面圆锥于$D$点,连接$PD$,

$\because PA=PD$,$AD//BC$,则$\angle PAD$为异面直线$PA$与$BC$所成角,
$\therefore$$\cos \angle PAD=\dfrac{{\vert PA\vert }^{2}+{\vert AD\vert }^{2}-{\vert PD\vert }^{2}}{2\vert PA\vert \cdot \vert AD\vert }=\dfrac{{2}^{2}+{\vert AD\vert }^{2}-{2}^{2}}{4\vert AD\vert }=\dfrac{\vert AD\vert }{4}$,
又$0 < \vert AD\vert \leqslant 2$,
$\therefore$$0 <  \dfrac{\vert AD\vert }{4}\le \dfrac{1}{2}$,即$0 <  \cos \angle PAD\le \dfrac{1}{2}$,
$\because$$\angle PAD\in (0,\dfrac{\pi }{2})$,函数$y=\cos \alpha$在$\alpha \in (0,\dfrac{\pi }{2})$上单调递减,
$\therefore$$\dfrac{\pi }{3}\le \angle PAD <  \dfrac{\pi }{2}$,
$\therefore$异面直线$PA$与$BC$所成角的最小值为$\dfrac{\pi }{3}$.
故答案为:$\dfrac{\pi }{3}$.
〖点评〗本题考查异面直线所成角等基础知识,考查运算求解能力,是基础题.
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