(本小题满分12分) 如图,PC⊥平面ABC,PM∥CB,∠ACB=120°,PM=AC=1,

(本小题满分12分)

如图,PC⊥平面ABC,PM∥CB,∠ACB=120°,PM=AC=1,BC=2,异面直线AM与直线PC所成的角为60°.

(Ⅰ)求二面角M-AC-B大小的正切值;

(Ⅱ)求三棱锥P-MAC的体积.

 


答案

(1)(2)


解析:

方法一:(Ⅰ)取BC的中点N,连结MN.

由已知,PMCN,则MNPC,所以MN⊥平面ABC.                           

过点N作NH⊥AC,交AC的延长线于H,连结MH,

由三垂线定理知,AC⊥MH.

所以∠MHN为二面角M-AC-B的平面角.                                 (3分)

连结AN,在△ACN中,由余弦定理,得.

由已知∠AMN=60°,在Rt△ANM中,.                   (6分)

在Rt△CHN中,.                                      

在Rt△MNH中,.

故二面角M-AC-B的正切值是.                                          (8分)

(Ⅱ)因为四边形PCNM为正方形,MN⊥平面ABC,则

.      (12分)

方法二:(Ⅰ)在平面ABC内,过点C作CB的垂线,

按如图所示建立空间直角坐标系.                                 (1分)

设点,由已知可得,点

,则.

因为直线AM与直线PC所成的角为60°,则

,即.

解得z0=1,从而.                        (3分)

设平面MAC的一个法向量为n,则,即.

,则n.                                                

m=(0,0,1)为平面ABC的一个法向量,设向量mn的夹角为θ,

.

从而.                                   (7分)

显然,二面角M-AC-B的平面角为锐角,故二面角M-AC-B的正切值是.(8分)

(Ⅱ)因为a=(1,0,0)为平面PCM的一个法向量,,则点A到平面PCM的距离.                            (10分)

又PC=PM=1,则.     (12分)

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