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  • 請用向量法解答下

    請用向量法解答下
    (理)(2011·廣東理)如下圖,在錐體P-ABCD中,ABCD是邊長為1的菱形,且∠DAB=60°,PA=PD=,PB=2,E,F分別是BC,PC的中點(diǎn).
    (1)證明:AD⊥平面DEF;
    (2)求二面角P-AD-B的余弦值
    請用向量法解答下
    數(shù)學(xué)人氣:633 ℃時(shí)間:2020-06-22 03:24:23
    優(yōu)質(zhì)解答
    題目分析:
      向量法有兩種形式,
      1)第一種是直接定義符號利用平行四邊形法則進(jìn)行,向量運(yùn)算,這一種往往適合解二維
       平面中較簡單的題目;
      2)第二種是先定義坐標(biāo)系,然后以坐標(biāo)的形式表示向量,然后利用坐標(biāo)去運(yùn)算,此種方法
    適合解復(fù)雜的題目,通用于平面和立方情況.
      3)本題適合用第二種.
    解題步驟:
      1)建立坐標(biāo)系:連接AC,連接BD交AC于O點(diǎn),以O(shè)點(diǎn)為原點(diǎn),AC所在直線為x軸,射線
    AC所指方向?yàn)檎较蚪⑵矫嬷苯亲鴺?biāo)系.
      2)計(jì)算坐標(biāo)(不用證明):
      A(-0.5√3,0,0),B(0,0.5,0),C(0.5√3,0,0),D(0,-0.5,0),E(0.25√3,0.25,0),F((√3)/6,0,(√33)/6),P(-(√3)/6,0,(√33)/3)
      3)計(jì)算向量,并應(yīng)用求
      問題一:
      AD=(0.5√3,-0.5,0),DE=(0.25√3,0.75,0),
      EF=(-(√3)/12,-0.25,(√33)/6)
      AD*DE=-0.5√3*0.25√3 + 0.75*0.5+0*0=0;AD垂直于DE;
      AD*EF=-0.5√3*(√3)/12+0.5*0.25+0*(√33)/6=0;AD垂直于EF;
      DE與EF相交于E,所以AD垂直于平面DEF.
      問題二:
      取AD中點(diǎn)為G,則G(-0.25√3,-0.25,0),PG=(-(√3)/12,-0.25,-(√33)/3)
      PG*AD=0.5√3*(√3)/12-0.5*0.25-0*(√33)/3=0;PG垂直于AD,且PG在平面PAD中;
      因?yàn)镈E垂直于AD,且DE在平面ADB中;
      所以二面角P—AD—B的大小與PG、DE的夾角相等,設(shè)此角大小為a
      則cos(a)=(PG*DE)/(||PG||*||DE||)=-3√5/16;
      a=π-arccos(3√5/16).
      4)檢查計(jì)算過程與結(jié)果是否正確.
      老城百姓
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