如图,四棱锥 的底面 为一直角梯形,侧面PAD是等边三角形,其中 , ,平面 底面 , 是 的中点.

如图,四棱锥 的底面 为一直角梯形,侧面PAD是等边三角形,其中 ,平面 底面 的中点.

(1)求证: //平面
(2)求 与平面BDE所成角的余弦值;
(3)线段PC上是否存在一点M,使得AM⊥平面PBD,如果存在,求出PM的长度;如果不存在,请说明理由。
孟晓冬 1年前 已收到1个回答 举报

泉氏 幼苗

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(1)详见解析;(2)cos CBN= ;(3)不存在点M满足题意.


试题分析:(1)证明BE∥平面PAD,只需证明AF∥BE;
(2)过C作DE的垂线,交DE的延长线于N,连接BN,证明∠CBN就是直线BC与平面BDE所成角,从而可求BC与平面BDE所成角的余弦值;
(3)假设PC上存在点M,使得AM⊥平面PBD,则AM⊥PD,可得点M与E重合.取CD中点G,连接EG,AG,则BD⊥AG,证明PD⊥平面BCD,从而PD⊥AD,这与△PAD是等边三角形矛盾.
试题解析:(1)取PD中点F,连接AF, EF

,
又,


∴四边形ABEF是平行四边形 2分
∴AF∥BE又 平面PAD, 平面PAD
0 //平面4分
(2)过C作DE的垂线,交DE的延长线于N,连接BN
∵平面 底面
平面1
AF又AF⊥PD,
∴AF⊥平面PCD
∴BE⊥平面PCD
∴BE⊥CN,又CN⊥DE,
∴CN⊥平面BDE
CBN就是直线与平面BDE所成角 7分
令AD=1,,易求得
∴sin CBN=
∴cos CBN=
故与平面BDE所成角的余弦值为 9分
(3)假设PC上存在点M,使得AM⊥平面PBD 则AM⊥PD,由(2)AF⊥PD
∴PD⊥平面AFM,又PD⊥平面ABEF
故点M与E重合。 1分
取CD中点G,连接EG,AG
易证BD⊥AG,又BD⊥AE
∴BD⊥平面AEG
∴BD⊥EG
∴BD⊥PD,又PD⊥CD
∴PD⊥平面BCD
从而PD⊥AD,这与⊿PAD是等边三角形矛盾
(另解坐标法)
证明:取AD中点O,连接PO∵侧面PAD是等边三角形 ∴PO⊥AD
又∵平面 底面, ∴PO⊥平面ABCD 2分
,如图建立空间坐标系,则

1年前

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