在四棱锥P-ABCD中,ABCD是矩形,PA⊥平面ABCD,M、N分别是AB、PC的中点

在四棱锥P-ABCD中,ABCD是矩形,PA⊥平面ABCD,M、N分别是AB、PC的中点

(1)求证:MN∥平面PAD;
(2)当MN⊥平面PCD时,求二面角P-CD-B的大小.
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NEMO348726322 幼苗

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解题思路:(1)取CD的中点E,连接ME、NE,要证MN∥平面PAD,只需证明MN所在平面MNE平行平面PAD即可.
(2)MN⊥平面PCD,说明∠MEN即为二面角P-CD-B的平面角,解三角形MEN,求二面角P-CD-B的大小.

(1)证明:取CD的中点E,连接ME、NE.
∵M、N分别是AB、PC的中点,
∴NE∥PD,ME∥AD.于是NE∥平面PAD,
ME∥平面PAD.
∴平面MNE∥平面PAD,MN⊂平面MNE.
∴MN∥平面PAD.
(2)设MA=MB=a,BC=b,则MC=
a2+b2.
∵N是PC的中点,MN⊥平面PCD,
∴MN⊥PC.于是MP=MC=
a2+b2.
∵PA⊥平面ABCD,
∴PA⊥AM,PA=
PM2−AM2=b.
于是PD=
2b,EN是△PDC的中位线,EN=[1/2]PD=

2
2b.
∵ME⊥CD,MN⊥平面PCD,
∴EN⊥CD,∠MEN即为二面角P-CD-B的平面角.
设为α,于是cosα=[EN/EM]=

2
2,α=45°,即二面角P-CD-B的大小为45°.

点评:
本题考点: 直线与平面平行的判定;与二面角有关的立体几何综合题.

考点点评: 本题考查直线与平面平行的判定,二面角及其度量,考查计算能力,逻辑思维能力,是中档题.

1年前

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