如图,在四棱锥P-ABCD中,已知AB⊥AD,PA=PD,D为AD的中点,AB⊥PO,E为线段DC上一点,向量DE=AB

如图,在四棱锥P-ABCD中,已知AB⊥AD,PA=PD,D为AD的中点,AB⊥PO,E为线段DC上一点,向量
DE
=
AB

(Ⅰ)求证:平面PAD⊥平面PCD;
(Ⅱ)若PO=
3
,AD=AB=2,点C到平面PBE的距离为
2
7
21
,求平面PAD与平面PBC所成二面角的余弦值.
zx5725235 1年前 已收到1个回答 举报

mb21471 幼苗

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解题思路:(Ⅰ)由PO⊥AD,得PO⊥平面ABCD,从而PO⊥DE,由已知得四边形ABED为正方形,从而DE⊥AD,由此能证明平面PAD⊥平面PCD.
(Ⅱ)以O为原点,射线OA所在直线为x轴,过点O作AD的垂线为y轴,建立空间直线角坐标系,利用向量法能求出
平面PAD与平面PBC所成二面角的余弦值.

(Ⅰ)证明:∵PA=PD,O为AD的中点,∴PO⊥AD,
又∵AB⊥PO,AB∩AD=A,∴PO⊥平面ABCD,
又DE⊂平面ABCD,∴PO⊥DE,
连接OB,OE,则PO⊥OB,PO⊥OE,
又∵AB⊥AD,

DE=

AB,AD=AB=2,
∴四边形ABED为正方形,
∴DE⊥AD,又AD∩PO=O,
∴DE⊥平面PAD,又DE⊂平面PCD,
∴平面PAD⊥平面PCD.
(Ⅱ)∵PA=PD,O为AD中点,∴PO⊥AD,
又∵AB⊥PO,AB∩AD=A,∴PO⊥平面ABCD,
由(Ⅰ)知AB⊥平面PAD,
∴以O为原点,射线OA所在直线为x轴,过点O作AD的垂线为y轴,
建立空间直线角坐标系,
由条条件得A(1,0,0),B(1,2,0),P(0,0,
3),D(-1,0,0),


DE=

AB,∴E(-1,2,0),设C(-1,y,0),y>0,


PA=(1,0,−
3),

PD=(−1,0,−

点评:
本题考点: 用空间向量求平面间的夹角;平面与平面垂直的判定.

考点点评: 本题考查平面与平面垂直的证明,考查二面角的余弦值的求法,解题时要认真审题,注意向量法的合理运用.

1年前

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