(12分)如图,三棱锥P—ABC中,△ABC是正三角形,,D为PA的中点,二面角P—AC—B为120°,PC = 2,AB=2
.
(Ⅰ)求证:AC⊥BD;
(Ⅱ)求BD与底面ABC所成角的正弦值.
(12分)如图,三棱锥P—ABC中,△ABC是正三角形,,D为PA的中点,二面角P—AC—B为120°,PC = 2,AB=2
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(Ⅰ)求证:AC⊥BD;
(Ⅱ)求BD与底面ABC所成角的正弦值.
(12分)证明:解:(Ⅰ)取AC中点E,连结DE、BE,
则DE∥PC,PC⊥AC,
∴DE⊥AC……………………………………………………………3分
又△ABC是正三角形,∴BE⊥AC,∴AC⊥平面DEB.
又BD平面BED,∴AC⊥BD……………………………………….7分
(Ⅱ)由(Ⅰ)中知DE⊥AC,BE⊥AC,
∴∠DEB是二面角P—AC—B的平面角.
∴∠DEB=120°.又AB=2,其中线BE=
AB=3,DE=
PC=1.
∵AC⊥平面BDE,
又AC平面ABC,
∴平面ABC⊥平面BDE……………………………………………..9分
且交线为BE,过D作平面ABC的垂线DF,垂足F必在直线BE上.
又∠DEB=120°,
∴设F在BE延长线上,则∠DBE即为BD与底面ABC所成的角…10分
又△DEB中,DB2=DE2+BE2-2BE·DEcos120°=13,
∴BD=.由正弦定理:
,
∴sinDBE=,即BD与底面ABC所成的角的正弦值为
…………12分