(本小题满分12分)如图,在四棱锥 P-ABCD 中,则面PAD⊥底面 ABCD ,侧棱 PA = PD = ,底面 A

(本小题满分12分)
如图,在四棱锥 P-ABCD 中,则面PAD⊥底面 ABCD ,侧棱 PA = PD ,底面 ABCD 为直角梯形,其中 BC AD , AB AD , AD =2 AB =2 BC =2, O AD 中点.
(Ⅰ)求证: PO ⊥平面 ABCD
(Ⅱ)求异面直线 PB CD 所成角的大小;
(Ⅲ)线段 AD 上是否存在点 Q ,使得它到平面 PCD 的距离为 ?若存在,求出 的值;若不存在,请说明理由.
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hoggen 幼苗

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在Rt△ POA 中,因为 AP = , AO =1,所以 OP =1,
在Rt△ PBO 中,tan∠ PBO =
所以异面直线 PB 与 CD 所成的角是 .
(Ⅲ)假设存在点Q,使得它到平面PCD的距离为 .
设 QD = x ,则 ,由(Ⅱ)得 CD = OB =
在Rt△ POC 中,
所以 PC = CD = DP ,
由 V p-DQC =V Q-PCD , 得 2,所以存在点 Q 满足题意,此时 .
解法二:(Ⅰ)同解法一.
(Ⅱ)以 O 为坐标原点, 的方向分别为 x 轴、 y 轴、 z 轴的正方向,建 立空间直角坐标系 O-xyz ,依题意,易得
A (0,-1,0), B (1,-1,0), C (1,0,0), D (0,1,0), P (0,0,1),
所以
所以异面直线 PB 与 CD 所成的角是arccos
(Ⅲ)假设存在点 Q ,使得它到平面 PCD 的距离为
由(Ⅱ)知
设平面 PCD 的法向量为 n =( x 0 , y 0 , z 0 ).
所以
取 x 0 =1,得平面 P CD 的一个法向量为 n =(1,1,1).
,得 解 y =- 或 y = (舍去),
此时 ,所以存在点 Q 满足题意,此时 .

1年前

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