Question

【題目】如圖，在四棱錐P﹣ABCD中，側(cè)棱PA⊥底面ABCD，AD∥BC，∠ABC=90°，PA=AB=BC=2，AD=1，M是棱PB中點(diǎn)．

（1）求證：平面PBC⊥平面PCD；
（2）設(shè)點(diǎn)N是線(xiàn)段CD上一動(dòng)點(diǎn)，且 =λ ，當(dāng)直線(xiàn)MN與平面PAB所成的角最大時(shí)，求λ的值．

Answer 1

【答案】
（1）證明：取PC的中點(diǎn)E，則連接DE，

∵M(jìn)E是△PBC的中位線(xiàn)，

∴ME ，又AD ，

∴ME AD，

∴四邊形AMED是平行四邊形，∴AM∥DE．

∵PA=AB，M是PB的中點(diǎn)，

∴AM⊥PB，

∵PA⊥平面ABCD，BC平面ABCD，

∴PA⊥BC，又BC⊥AB，PA∩AB=A，

∴BC⊥平面PAB，∵AM平面PAB，

∴BC⊥AM，

又PB平面PBC，BC平面PBC，PB∩BC=B，

∴AM⊥平面PBC，∵AM∥DE，

∴DE⊥平面PBC，又DE平面PCD，

∴平面PBC⊥平面PCD．

（2）解：以A為原點(diǎn)，以AD，AB，AP為坐標(biāo)軸建立空間直角坐標(biāo)系，如圖所示：

則A（0，0，0），B（0，2，0），M（0，1，1），P（0，0，2），C（2，2，0），D（1，0，0）．

∴ =（1，2，0）， =（0，1，1）， =（1，0，0），

∴ =λ =（λ，2λ，0）， =（λ+1，2λ，0），

= =（λ+1，2λ﹣1，﹣1）．

∵AD⊥平面PAB，∴ 為平面PAB的一個(gè)法向量，

∴cos＜ ＞= = = =

=

設(shè)MN與平面PAB所成的角為θ，則sinθ= ．

∴當(dāng) 即 時(shí)，sinθ取得最大值，

∴MN與平面PAB所成的角最大時(shí) ．

【解析】（1）取PC的中點(diǎn)E，連接DE，由四邊形ADEM是平行四邊形得AM∥DE，由AM⊥平面PBC得DE⊥平面PBC，故而平面PBC⊥平面PCD；（2）以A為原點(diǎn)建立坐標(biāo)系，求出 和平面PAB的法向量 ，得出|cos＜ ＞|關(guān)于λ的函數(shù)，利用二次函數(shù)的性質(zhì)得出|cos＜ ＞|取得最大值時(shí)的λ的值．
【考點(diǎn)精析】解答此題的關(guān)鍵在于理解平面與平面垂直的判定的相關(guān)知識(shí)，掌握一個(gè)平面過(guò)另一個(gè)平面的垂線(xiàn)，則這兩個(gè)平面垂直，以及對(duì)空間角的異面直線(xiàn)所成的角的理解，了解已知為兩異面直線(xiàn)，A，C與B，D分別是上的任意兩點(diǎn)，所成的角為，則．