谁帮我解这道高中数学题??如图,
如图,正方体ABCD-A1B1C1D1中,棱长为2,P是AD的中点,求二面角A-BD1-P的平面角。 一定要有详细的解答过程和答案
如图
过点P作PB的垂线,垂足为O;在平面ABD1内,过点O作BD1的垂线,交AD1于点E,连接PE
因为PO⊥BD1,EO⊥BD1
所以,∠EOP为二面角A-BD1-P的平面角
因为正方体ABCD-A1B1C1D1的边长为2,且P为AD中点
所以,AP=PD=1
那么,在Rt△BAP和Rt△D1DP中,由勾股定理有:
BP=D1P=√5
而,PO⊥BD1
所以,点O为BD1中点
而,BD1为正方体ABCD-A1B1C1C1的对角线,所以:BD1=2√3
所...全部
如图,正方体ABCD-A1B1C1D1中,棱长为2,P是AD的中点,求二面角A-BD1-P的平面角。
一定要有详细的解答过程和答案
如图
过点P作PB的垂线,垂足为O;在平面ABD1内,过点O作BD1的垂线,交AD1于点E,连接PE
因为PO⊥BD1,EO⊥BD1
所以,∠EOP为二面角A-BD1-P的平面角
因为正方体ABCD-A1B1C1D1的边长为2,且P为AD中点
所以,AP=PD=1
那么,在Rt△BAP和Rt△D1DP中,由勾股定理有:
BP=D1P=√5
而,PO⊥BD1
所以,点O为BD1中点
而,BD1为正方体ABCD-A1B1C1C1的对角线,所以:BD1=2√3
所以,OD1=BD1/2=√3
且,在Rt△D1OP中,由勾股定理有:
OP^2=PD1^2-OD1^2=(√5)^2-(√3)^2=2
所以,OP=√2
而,在Rt△BAD1中,AB=2,AD1=2√2,BD1=2√3
所以,tan∠BD1A=AB/AD1=2/2√2=1/√2
sin∠BD1A=2/2√3=1/√3
所以,在Rt△D1OE中,OD1=√3
所以,D1E=3√2/2,OE=√6/2
而,在△D1AP中,由余弦定理有:
cos∠AD1P=(AD1^2+PD1^2-AP^2)/(2*AD1*PD1)
=[(2√2)^2+(√5)^2-1^2]/[2*2√2*√5]=(8+5-1)/4√10
=3/√10
所以,在△D1EP中,由余弦定理有:
PE^2=D1P^2+D1E^2-2*D1P*D1E*cos∠PD1E
=(√5)^2+(3√2/2)^2-2*(√5)*(3√2/2)*(3/√10)
=1/2
那么,再在△EOP中,由余弦定理有:
cos∠EOP=(OE^2+OP^2-EP^2)/(2*OE*OP)
=[(√6/2)^2+(√2)^2-(1/2)]/[2*(√6/2)*(√2)]
=3/(2√3)
=√3/2
所以,∠EOP=30°
即,∠EOP为二面角A-BD1-P的平面角∠EOP=30°。收起