2019-2020学年人教B版选修2-1 利用空间向量解决有关空间角的开放问题 学案
2019-2020学年人教B版选修2-1  利用空间向量解决有关空间角的开放问题 学案第3页

(2)解 因为侧面PAD⊥底面ABCD,PA⊥AD,所以PA⊥底面ABCD,所以直线AC,AD,AP两两互相垂直,以A为原点,直线AD,AC,AP为坐标轴,建立如图所示的空间直角坐标系A-xyz,

则A(0,0,0),D(-2,0,0),C(0,2,0),B(2,2,0),E(-1,1,0),P(0,0,2),所以\s\up6(→(→)=(0,2,-2),\s\up6(→(→)=(-2,0,-2),\s\up6(→(→)=(2,2,-2).

设=λ(λ∈[0,1]),则\s\up6(→(→)=(2λ,2λ,-2λ),F(2λ,2λ,-2λ+2),

所以\s\up6(→(→)=(2λ+1,2λ-1,-2λ+2),

易得平面ABCD的一个法向量为m=(0,0,1).

设平面PDC的法向量为n=(x,y,z),

由\s\up6(→(n·\o(PC,\s\up6(→)得

令x=1,得n=(1,-1,-1).

因为直线EF与平面PDC所成的角和直线EF与平面ABCD所成的角相等,

所以|cos 〈\s\up6(→(→),m〉|=|cos 〈\s\up6(→(→),n〉|,

即\s\up6(→(EF,\s\up6(→)=\s\up6(→(EF,\s\up6(→),所以|-2λ+2|=,

即|λ-1|=|λ|(λ∈[0,1]),解得λ=,

所以=.

即当=时,直线EF与平面PDC所成的角和直线EF与平面ABCD所成的角相等.

考点二 与二面角有关的探索性问题 

角度1 已知二面角探求长度

【例2-1】 (2019·潍坊模拟)如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD为直角梯形,AD∥BC,∠ADC=90°,平面PAD⊥底面ABCD,Q为AD的中点,M是棱PC上的点,PA=PD=2,BC=AD=1,CD=.