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如图.已知正三棱柱ABC-A1B1C1各棱长都为a.P为棱A1B上的动点.(Ⅰ)试确定A1P:PB的值.使得PC⊥AB,(Ⅱ)若A1P:PB=2:3.求二面角P-AC-B的大小,的条件下.求点C1到面

编辑:chaxungu时间:2026-04-27 15:30:24分类:高中数学题库

如图,已知正三棱柱ABC-A1B1C1各棱长都为a,P为棱A1B上的动点.
(Ⅰ)试确定A1P:PB的值,使得PC⊥AB;
(Ⅱ)若A1P:PB=2:3,求二面角P-AC-B的大小;
(Ⅲ)在(Ⅱ)的条件下,求点C1到面PAC的距离.在线课程解:(Ⅰ)以A为原点,AB为x轴,过A点与AB垂直的直线为y轴,AA1为z轴,建立空间直角坐标系A-xyz,如图所示,
设P(x,0,z),则B(a,0,0)、A1(0,0,a)、.

(Ⅰ)由得,
即,∴,即P为A1B的中点,
也即A1P:PB=1时,PC⊥AB.…4′
(Ⅱ)当A1P:PB=2:3时,P点的坐标是.取.
则,.
∴是平面PAC的一个法向量.
又平面ABC的一个法向量为.
∴,∴二面角P-AC-B的大小是60°.…8′
(Ⅲ)设C1到面PAC的距离为d,则,∴C1到面PAC的距离为.…12′
分析:(Ⅰ)以A为原点,AB为x轴,过A点与AB垂直的直线为y轴,AA1为z轴,建立空间直角坐标系A-xyz,利用可求A1P:PB=1.
(Ⅱ)当A1P:PB=2:3时,求得P点的坐标是.分别求出平面PAC、ABC的一个法向量.再用公式可求
(Ⅲ)设C1到面PAC的距离为d,利用,可求.
点评:本题以正三棱柱为载体,考查空间向量的运用,考查线线位置关系,考查二面角,考查点到面距离.