(2008•嘉定區(qū)一模)如圖,在四棱錐P-ABCD中,底面ABCD是邊長為2的菱形,∠ABC=60°,PA⊥平面ABCD,PC與平面ABCD所成角的大小為arctan2,M為PA的中點.
(1)求四棱錐P-ABCD的體積;
(2)求異面直線BM與PC所成角的大。ńY(jié)果用反三角函數(shù)表示).
分析:(1)先根據(jù)PA⊥平面ABCD以及PC與平面ABCD所成角的大小為arctan2,求出PA=4;再求出下底面面積即可求四棱錐P-ABCD的體積;
(2)連接BD,交AC于點O,連接MO可得MO∥PC;所以∠BMO(或其補角)為異面直線BM與PC所成的角;然后在△BMO是直角三角形求得∠BMO即可.
解答:(本題滿分(14分),第1小題(6分),第2小題8分)
解:(1)連接AC,因為PA⊥平面ABCD,
所以∠PCA為PC與平面ABCD所成的角…(2分)
由已知,tan∠PCA=
PA
AC
=2
,而AC=2,
所以PA=4.…(3分)
底面積S=2•2•sin600=2
3
,…(4分)
所以,四棱錐P-ABCD的體積V=
1
3
Sh=
1
3
•2
3
•4=
8
3
3
.…(6分)
(2)連接BD,交AC于點O,連接MO,
因為M、O分別為PA、AC的中點,所以MO∥PC,
所以∠BMO(或其補角)為異面直線BM與PC所成的角.…(8分)
在△BMO中,BO=
3
,BM=2
2
MO=
5
,…(10分)
(以下由余弦定理,或說明△BMO是直角三角形求得)
∠BMO=arcsin
6
4
arccos
10
4
arctan
15
5
.…(13分)
所以,異面直線BM與PC所成角的大小為arcsin
6
4
(或另外兩個答案).…(14分)
點評:本題主要考查棱錐的體積計算以及異面直線及其所成的角.在立體幾何中找平行線是解決問題的一個重要技巧,這個技巧就是通過三角形的中位線找平行線,如果試題的已知中涉及到多個中點,則找中點是出現(xiàn)平行線的關(guān)鍵技巧.
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π
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(2)在集合M={m|m=2k,k∈Z,且1000≤k<1500}中,是否存在正整數(shù)m,使得不等式Sn-1005>
a
2
n
2
對一切滿足n>m的正整數(shù)n都成立?若存在,則這樣的正整數(shù)m共有多少個?并求出滿足條件的最小正整數(shù)m的值;若不存在,請說明理由;
(3)請構(gòu)造一個與數(shù)列{Sn}有關(guān)的數(shù)列{un},使得
lim
n→∞
(u1+u2+…+un)
存在,并求出這個極限值.

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-
1
4
-
1
4

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