如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是直角梯形,∠DAB=∠ABC=π2,且AB=BC=2AD=2,侧面PAB⊥底

如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是直角梯形,∠DAB=∠ABC=
π
2
,且AB=BC=2AD=2,侧面PAB⊥底面ABCD,△PAB是等边三角形.
(1)求证:BD⊥PC;
(2)求二面角B-PC-D的大小.
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蝴颜乱羽A 幼苗

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解题思路:(1)先取AB 中点为O,连接PO,CO,根据条件得到PO⊥AB,再结合侧面PAB⊥底面ABCD,得到PO⊥底面ABCD,即可得到OC为PC在底面ABCD上的射影;最后结合△DAB≌△OBC得BD⊥OC即可得到结论.
(2)先取PC中点E,连接BE,DE,可以证得∠BED就是二面角B-PC-D的平面角;在通过求三角形BED的三边长,即可得到结论.

(1)取AB 中点为O,连接PO,CO,
∵△PAB 是等边三角形,
∴PO⊥AB,
又∵侧面PAB⊥底面ABCD,
∴PO⊥底面ABCD,
∴OC为PC在底面ABCD上的射影,
又∵AB=BC=2AD=2,∠ABC=∠DAB=[π/2],
∴△DAB≌△OBC,∴∠BCO=∠DBA,
∴BD⊥OC,∴BD⊥PC.
(2)取PC中点E,连接BE,DE,
∵PB=BC,
∴BE⊥PC,
又∵BD⊥PC,BE∩BD=B,
∴PC⊥平面BDE
,∴PC⊥DE,
∴∠BED就是二面角B-PC-D的平面角.
∵AB=BC=2AD=2,∠ABC=[π/2],
∴BE=[1/2]PC=
2,PD=BD=
5,
∴DE=
3,
∴BE2+DE2=BD2
∴∠BED=[π/2].
即二面角B-PC-D的大小为:[π/2].

点评:
本题考点: 用空间向量求平面间的夹角;空间中直线与直线之间的位置关系;与二面角有关的立体几何综合题.

考点点评: 本题主要考察空间中直线和直线之间的位置关系以及二面角的求法.一般在证明线线垂直时,通常先证明线面垂直,进而推得线线垂直,或用三垂线定理或其逆定理.

1年前

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