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如图,平面PAD⊥平面ABCD,四边形ABCD是矩形,AB=1,AD=2,P点在以AD为直径的半圆弧上运动(不包括端点)

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:数学作业 时间:2024/05/19 14:16:39
如图,平面PAD⊥平面ABCD,四边形ABCD是矩形,AB=1,AD=2,P点在以AD为直径的半圆弧上运动(不包括端点)

(Ⅰ)证明:PA⊥PC;
(Ⅱ)当二面角P─BC─D达到最大值时,求直线AD与平面PAC所成角的正弦值.
(Ⅰ)证明:∵p点在圆弧上,∴AP⊥PD
又∵PAD⊥平面ABCD,CD⊥交线AD,
∴CD⊥平面PAD,∴CD⊥AP
由以上两点可知:AP⊥平面PCD
∴AP⊥PC.
(Ⅱ)当P点运动到圆弧的最高点(圆弧中心)时,
二面角P─BC─D最大,
作DO⊥PC,交点为O,
∵AP⊥平面PCD,∴AP⊥DO
∴DO⊥平面PAC,
∴∠DAO即为直线AD与平面PAC所成夹角,
PD=
2,
∵平面PAD⊥平面ABCD,四边形ABCD是矩形,AB=1,AD=2,
∴在直角△PDC中可得,DO=

2

3,
∴sin∠DAO=
DO
AD=

6
6,
∴直线AD与平面PAC所成角的正弦值为

6
6.