Question

【題目】（13分）如圖，在四棱錐P﹣ABCD中，底面ABCD為平行四邊形，∠ADC=45°，AD=AC=1，O為AC中點，PO⊥平面ABCD，PO=2，M為PD中點．

（Ⅰ）證明：PB∥平面ACM；

（Ⅱ）證明：AD⊥平面PAC；

（Ⅲ）求直線AM與平面ABCD所成角的正切值．

Answer 1

【答案】（Ⅰ）（Ⅱ）見解析（Ⅲ）

【解析】試題（I）由O為AC中點，M為PD中點．結合平行四邊形的對角線性質，考慮連接BD，MO，則有PB∥MO，從而可證

（II）由∠ADC=45°，且AD=AC=1，易得AD⊥AC，PO⊥AD，根據線面垂直的判定定理可證

（III）取DO中點N，由PO⊥平面ABCD，可得MN⊥平面ABCD，從而可得∠MAN是直線AM與平面ABCD所成的角．在Rt△ANM中求解即可

解：（I）證明：連接BD，MO

在平行四邊形ABCD中，因為O為AC的中點，

所以O為BD的中點，又M為PD的中點，所以PB∥MO

因為PB平面ACM，MO平面ACM

所以PB∥平面ACM

（II）證明：因為∠ADC=45°，且AD=AC=1，所以∠DAC=90°，即AD⊥AC

又PO⊥平面ABCD，AD平面ABCD，所以PO⊥AD，AC∩PO=O，AD⊥平面PAC

（III）解：取DO中點N，連接MN，AN

因為M為PD的中點，所以MN∥PO，且MN=PO=1，由PO⊥平面ABCD，得MN⊥平面ABCD

所以∠MAN是直線AM與平面ABCD所成的角．

在Rt△DAO中，，所以，

∴，

在Rt△ANM中，==

即直線AM與平面ABCD所成的正切值為