1. 原题回顾
(理科题)如图,在四棱锥P-ABCD中,PA⊥平面ABCD,底面ABCD是菱形,AB=2,∠BAD=60°。
(Ⅰ) 求证:BD⊥平面PAC;
(Ⅱ) 若PA=AB,求二面角A-PB-C的余弦值;
(Ⅲ) 当平面PBC与平面PDC垂直时,求PA的长。
2. 核心解题套路
(Ⅰ)证明线面垂直:关键口诀——“找线垂线,则线面垂”。
由菱形ABCD ⇒ AC⊥BD。
由PA⊥平面ABCD ⇒ PA⊥BD。
BD同时垂直于平面PAC内两条相交直线AC和PA ⇒ BD⊥平面PAC。
(Ⅱ)求二面角余弦值:高频考点——“建系法,坐标算,法向量,代公式”。
1. 建系:以A为原点,AC为x轴,AD为y轴,AP为z轴建立空间直角坐标系。
2. 标点坐标:已知条件代入,算出关键点坐标(如B, C, D, P)。
3. 求法向量:分别求出平面PAB和平面PCB的法向量n1和n2。口诀:“设向量,找两线,列方程,赋值解”。
4. 代公式:cosθ = |n1·n2| / (|n1|·|n2|)。
(Ⅲ)已知两面垂直求参数:核心思路——“法向量垂直,点积为零”。
1. 先分别求出平面PBC和平面PDC的法向量m和n(含参数PA长)。
2. 由平面PBC⊥平面PDC ⇒ m·n = 0。
3. 解方程,求出PA的值。
3. 高频考点 & 必背模板
证明线线/线面/面面垂直:紧紧抓住 “转化为向量点积为零”。
求二面角:模板句式——“如图所示建立空间直角坐标系,各点坐标如下:…,设平面α的法向量为n=(x,y,z),由n·向量AB=0且n·向量AC=0,得…,取x=1得n=(1, …)。同理求得平面β法向量…,则cosθ=…”。
计算易错点:建系时确保两两垂直;求法向量后必须验证该向量与面内不共线向量点积为零;求二面角余弦值注意正负号(看图判断锐角钝角)。
4. 蒙题技巧(实在不会时)
建系题求角或距离,答案常是 √2/2, √3/2, 1/2, √5/5 这类简单根式或分数。
证明题第一问通常送分,结论可直接用于第二问。
求长度比值或参数值,可从特殊位置(如让PA=AB)猜常见值,如1,√2,√3。