如图,在三棱锥P-ABC中,AC=BC=2,∠ACB=90°,AP=BP=AB,PC⊥AC.(Ⅰ)求证

如图,在三棱锥P-ABC中,AC=BC=2,∠ACB=90°,AP=BP=ABPCAC.

(Ⅰ)求证:PCAB

(Ⅱ)求二面角B-AP-C的大小;

(Ⅲ)求点C到平面APB的距离.

答案

解法一:

(I)取AB中点D连结PD,CD.

AP=BP

PDAB.

AC=BC,

CDAB.

PDCD=D,

AB⊥平面PCD.

PC∩平面PCD.

PCAB.

(Ⅱ)∵AC=BCAPBP

∴△APC≌△BPC.

PCAC.

PCBC.

又∠ACB=90°,即ACBC.

ACPCC,

BC⊥平面PAC.

AP中点E,连结BECE.

ABBP

BEAP.

ECBE在平面PAC内的射影.

CEAP.

∴∠BEC是二面角B-AP-C的平面角.

在△BCE中,∠BCE=90°,BC=2,BEAB=

∴sin∠BEC=

∴二面角B-AP-C的大小为 aresin

(Ⅲ)由(Ⅰ)知AB⊥平面PCD

∴平面APB⊥平面PCD.

CCHPD,垂足为H.

∵平面APB∩平面PCDPD

CH⊥平面APB.

CH的长即为点C到平面APB的距离,

由(Ⅰ)知PCAB,又PCAC

ABAC=A.

PC⊥平面ABC.

CD平面ABC.

PCCD.

在Rt△PCD中,CD

PC

CH=

∴点C到平面APB的距离为

解法二:

(Ⅰ)∵ACBCAPBP

∴△APC≌△BPC.

PCAC.

PCBC.

ACBC=C,

PC⊥平面ABC.

AB平面ABC

PCAB.

(Ⅱ)如图,以C为原点建立空间直角坐标系C-xyz.

C(0,0,0),A(0,2,0),B(2,0,0).

P(0,0,t).

∵|PB|=|AB|=2

t=2,P(0,0,2).

AP中点E,连结BECE.

∵|AC|=|PC|,|AB|=|BP|,

CEAP,BEAP.

∴∠BEC是二面角B-AP-C的平面角.

E(0,1,1),

∴cos∠BEC=

∴二面角B-AP-C的大小为arccos

(Ⅲ)∵AC=BC=PC

C在平面APB内的射影为正△APB的中心H,且CH的长为点C到平面APB的距离.

如(Ⅱ)建立空间直角坐标系C-xyZ.

∴点H的坐标为().

∴点C到平面APB的距离为

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