Question

10．已知正三棱錐P-ABC的外接球的球心O滿足$\overrightarrow{OA}$+$\overrightarrow{OB}$+$\overrightarrow{OC}$=0，則二面角A-PB-C的正弦值為（　　）

• A． $\frac{1}{6}$
• B． $\frac{\sqrt{2}}{8}$
• C． $\frac{2\sqrt{6}}{5}$
• D． $\frac{\sqrt{6}}{3}$

Answer 1

分析 推導(dǎo)出O是△ABC的外心．設(shè)△ABC的邊長(zhǎng)為a，則此三棱錐的高PO=OB=$\frac{\sqrt{3}}{3}$a，側(cè)棱長(zhǎng)PA=PB=PC=$\frac{\sqrt{6}}{3}$a，側(cè)面的斜高PD=$\sqrt{\frac{5}{12}}a$，取AC中點(diǎn)F，連結(jié)BF，PF，作CE⊥PB，交PB于E，連結(jié)AE，則∠AEC是二面角A-PB-C的平面角，由此能求出二面角A-PB-C的正弦值．

解答 解：∵正三棱錐P-ABC的外接球的球心O滿足$\overrightarrow{OA}$+$\overrightarrow{OB}$+$\overrightarrow{OC}$=$\overrightarrow{0}$，
∴O是△ABC的外心．
設(shè)△ABC的邊長(zhǎng)為a，則此三棱錐的高PO=OB=$\frac{\sqrt{3}}{3}$a，
∴側(cè)棱長(zhǎng)PA=PB=PC=$\frac{\sqrt{6}}{3}$a，
側(cè)面的斜高PD=$\sqrt{P{B}^{2}-（\frac{BC}{2}）^{2}}$=$\sqrt{\frac{5}{12}}a$，
取AC中點(diǎn)F，連結(jié)BF，PF，則BF⊥AC，PF⊥AC，
∵BF∩AF=F，∴AC⊥平面PBF，∵PB?平面PBF，∴AC⊥PB，
作CE⊥PB，交PB于E，連結(jié)AE，∵AC∩CE=C，∴PB⊥平面ACE，
∵AE?平面ACE，∴PB⊥AE，
∴∠AEC是二面角A-PB-C的平面角，
在△PBC中，由PB•CE=PD•BC，得CE=$\sqrt{\frac{5}{8}}$a，
∴cos∠AEC=$\frac{A{E}^{2}+C{E}^{2}-A{C}^{2}}{2•AE•CE}$=$\frac{1}{5}$，∴sin$∠AEC=\frac{2\sqrt{6}}{5}$，
∴二面角A-PB-C的正弦值為：$\frac{2\sqrt{6}}{5}$．
故選：C．

點(diǎn)評(píng) 本題考查二面角的正弦值的求法，是中檔題，解題時(shí)要認(rèn)真審題，注意合理地轉(zhuǎn)化空間問(wèn)題為平面問(wèn)題，注意空間思維能力的培養(yǎng)．