Question

（本小題滿分12分）如圖，在三棱錐P－ABC中，，，點 分別是AC、PC的中點，底面ABC．

   （1）求證：平面；

   （2）當時，求直線與平面所成的角的大小；

   （3）當取何值時，在平面內的射影恰好為的重心？

 

Answer 1

解：方法一：

   （Ⅰ） ∵O、D分別為AC、PC中點，

， ………………………………（2分）

   （Ⅱ）

，

………．．（5分）

又，[來源:學|科|網Z|X|X|K]

PA與平面PBC所成的角的大小等于，

………………（8分）

   （Ⅲ）由（Ⅱ）知，，∴F是O在平面PBC內的射影

∵D是PC的中點，

若點F是的重心，則B，F，D三點共線，

∴直線OB在平面PBC內的射影為直線BD，

，即…………………．．（10分）

反之，當時，三棱錐為正三棱錐，

∴O在平面PBC內的射影為的重心…………………………．．（12分）

方法二：

，，

以O為原點，射線OP為非負z軸，建立空間直角坐標系（如圖）

設則，

設，則

   （Ⅰ）D為PC的中點，

，

又  ，

   （Ⅱ），即，

可求得平面PBC的法向量，

，

設PA與平面PBC所成的角為，則

，

   （Ⅲ）的重心，

，

，

又，

，即，

反之，當時，三棱錐為正三棱錐，

∴O在平面PBC內的射影為的重心

解析:

略