(本小題滿分12分)
如圖,四棱錐中,底面,四邊形中, ,, ,,E為中點.
(1)求證:CD⊥面PAC;(2)求:異面直線BE與AC所成角的余弦值;
(1)見解析 (2) 90°

試題分析:(1)(6分)   
∵PA⊥面ABCD,CD面ABCD      ∴PA⊥CD       2分
,,且 AB=BC=2
∴∠ABC=90°,AC=2,∠CAD=45°
∵AD=4         ∴CD=2
∵CD2+AC2=AD2          ∴AC⊥CD                4分
∵AC∩PA=A             ∴CD⊥面PAC         6分
(2)(6分)解:
方法一:以A為原點,分別以AB、AD、AP所在直線為x軸、y軸、z軸建立空間直角坐標(biāo)系
則A(0,0,0),B(2,0,0),C(2,2,0),P(0,0,2)          2分
∵E是PC中點
∴E(1,1,1)           
                  4分

∴BE⊥AC       ∴BE與AC所成的角為90°    6分
方法二:作AC中點O,連結(jié)EO
∵E、O分別是PC、AC中點
∴EO//PA
∵PA⊥面ABCD       ∴EO⊥面ABCD
∴EO⊥AC
可證得ABCG是正方形    ∴AC⊥BO
∵BO∩EO=O         ∴AC⊥面BEO
∴AC⊥BE       ∴BE與AC所成的角為90°
方法三:作PD中點F,AD中點G
∵AD2BC,AG=GD   
∴四邊形ABCG是正方形,且BG//CD  ∴BO
∵EF是△PCD的中位線   ∴EF
∴EFBO       ∴BEFO
∴BE與AC所成的角等于OF與AC所成的角
PB=2,BC=2,PC=        ∴PB⊥BC
∵E是PC中點       ∴BE=
PD=    ∴AF=
∵AO=,OF=BE=,AF=  ∴∠AOF=90° 即BE與AC所成的角為90°
點評:立體幾何的求解有兩大思路。其一:幾何法,依據(jù)線面的位置關(guān)系,長度關(guān)系推理計算:其二,代數(shù)法,利用空間坐標(biāo)系,點的坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為向量運(yùn)算
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