Question

已知边长为6的正方形ABCD所在平面外一点P，PD⊥平面ABCD，PD=8，
（1）连接PB、AC，证明PB⊥AC；
（2）求PB与平面ABCD所成的角的大小；
（3）求点D到平面PAC的距离．

Answer

（1）由几何体的结构可知证明PB⊥AC的问题可转化为证明AC⊥面PDB来证，而此线面垂直易证．
（2）由题意，知PB与平面ABCD所成的角是∠PBD，△PDB是一个直角三角形，∠PBD的正切值可求．
（3）点D到平面PAC的距离即棱锥D-PAC的高，而其体积易求，问题可以转化为等体积法来求，
（1）证明：连接BD，交AC于O，在正方形ABCD中，AC⊥BD，
又PD⊥平面ABCD，所以，PD⊥AC，（2分）
所以AC⊥平面PBD，故PB⊥AC．（4分）
（2）【解析】
因为PD⊥平面ABCD，则∠PBD就是PB与平面ABCD所成的角，（6分）
在DP、BD中，PD=8，BD=6
所以tan∠PBD=
∠PBD=arctan（8分）
PB与平面ABCD所成的角的大小为arctan（9分）
（3）【解析】
连接PC，设点D到平面PAC的距离为h，（10分）
则有VD-PAC=VP-ACD，即：s△PAC×h=×PD×AD×DC=36（12分）
在△PAC中，连接PO，显然PO⊥AC，PO=，又AC=6
 故s△PAC==6
 故h=36
h=
所以点D到平面PAC的距离为（14分）