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如图所示.圆柱底面的直径AB长度为2.O为底面圆心.正三角形ABP的一个顶点P在上底面的圆周上.PC为圆柱的母线.CO的延长线交⊙O于点E.BP的中点为F.(1)求证:平面ABP⊥平面ACF,(2)求

编辑:chaxungu时间:2026-04-27 16:52:09分类:高中数学题库

如图所示,圆柱底面的直径AB长度为2数学公式,O为底面圆心,正三角形ABP的一个顶点P在上底面的圆周上,PC为圆柱的母线,CO的延长线交⊙O于点E,BP的中点为F.
(1)求证:平面ABP⊥平面ACF;
(2)求二面角F-CE-B的正切值.在线课程(1)证明:正三角形ABP中,F为BP的中点,∴AF⊥PB …(1分)
∵PC为圆柱的母线,∴PC⊥平面ABC,
∵AC?平面ABC,∴PC⊥AC …(2分)
∵AB为圆O的直径,∴∠ACB=90°,即AC⊥BC …(3分)
∵PC∩BC=C,∴AC⊥平面PBC,…(4分)
∵PB?平面PBC,∴AC⊥=B …(5分)
∵AC∩AF=A,∴PB⊥平面ACF,…(6分)
∵PB?平面ABP,∴平面ABP⊥平面ACF;…(7分)
(2)解:由(1)知AC⊥BC,PC⊥AC,同理PC⊥BC,
∵PA=PB=AB=2,∴Rt△PAC≌Rt△PBC,
∴AC=BC=PC=2…(8分)
以C为原点,CA,CB,CP所在直线为x,y,z轴建立空间直角坐标系,则C(0,0,0),F(0,1,1),O(1,1,0),P(0,0,2)…(9分)
∵PC⊥平面ABC,∴为平面CEB的一个法向量…(10分)
平面CEF的一个法向量,∵
,令y=-1,则 …(11分)
设二面角F-CE-B的平面角为θ,
∴cosθ==…(12分)
∴sinθ=,…(13分)
∴二面角F-CE-B的正切值tanθ== …(14分)
分析:(1)先证明AC⊥平面PBC,再证明PB⊥平面ACF,即可证明平面ABP⊥平面ACF;
(2)以C为原点,CA,CB,CP所在直线为x,y,z轴建立空间直角坐标系,求出为平面CEB的一个法向量,平面CEF的一个法向量为,利用向量的夹角公式,即可求得二面角F-CE-B的正切值.
点评:本题考查面面垂直,考查面面角,解题的关键是掌握面面垂直的判定,利用空间向量求出平面的法向量,属于中档题.