Question

如圖，三角形PAB是半圓錐PO的一個(gè)軸截面，PO=1，AB=2，四棱錐P-ABCD的底面為正方形，且與圓錐PO的底面共面．
（Ⅰ）若H為圓錐PO的底面半圓周上的一點(diǎn)，且BH∥OC，連AH，證明：AH⊥PC；
（Ⅱ）在圓錐PO的底面半圓周上確定點(diǎn)G的位置，使母線PG與平面PCD所成角的正弦值為．

Answer 1

【答案】分析：（Ⅰ）通過(guò)H為圓錐PO的底面半圓周上的一點(diǎn)，且BH∥OC，連AH，通過(guò)證明PO⊥平面ABCD，說(shuō)明PO⊥AH利用直線與平面垂直的判定定理證明：AH⊥PC；
（Ⅱ）以O(shè)為原點(diǎn)，OA方向?yàn)閤軸，OP方向?yàn)閦軸建立空間直角坐標(biāo)系，求出相關(guān)點(diǎn)的坐標(biāo)，設(shè)出平面PCD的一個(gè)法向量，利用，就是母線PG與平面PCD所成角的正弦值為，求出G的坐標(biāo)即可．
解答：（本小題滿分13分）
解：（Ⅰ）證明：因?yàn)镠為圓錐PO的底面圓周上的一點(diǎn)，∴A⊥BH，
又∵BH∥OC，
∴AH⊥OC…（2分）
因?yàn)镻O⊥平面ABCD，AH?平面ABCD∴PO⊥AH，
∵PO∩OC=O，∴AH⊥平面PCO，…（4分）
∵PC?平面PCO，∴AH⊥PC…（5分）
（Ⅱ）以O(shè)為原點(diǎn)，OA方向?yàn)閤軸，OP方向?yàn)閦軸建立空間直角坐標(biāo)系，…（6分）
則P（0，0，1），D（1，-2，0），C（-1，-2，0），，，…（7分）
設(shè)平面PCD的一個(gè)法向量為，則由
得，
取y=1得平面PCD的一個(gè)法向量為；…（9分）
∵G為圓錐PO的底面圓周上的一點(diǎn)，可設(shè)G（cosθ，sinθ，0），θ∈[0，π]
=（cosθ，sinθ，-1），依題意得==，…（11分）
解得sin，cos，
∴點(diǎn)G的坐標(biāo)為（）  …（13分）
點(diǎn)評(píng)：本題考查空間幾何體中直線與平面垂直的判定定理的應(yīng)用，直線與平面設(shè)出角的求法，空間向量的數(shù)量積的應(yīng)用，考查邏輯推理能力與計(jì)算能力．