如图,四棱锥P-ABCD的底面ABCD为一直角梯形,其中BA⊥AD,CD⊥AD,CD=AD=2AB,PA⊥底面ABCD,E是PC的中点.
(1)求证:BE∥平面PAD;
(2)若BE⊥平面PCD:
①求异面直线PD与BC所成角的余弦值;
②求二面角E-BD-C的余弦值.
网友回答
解:设AB=a,PA=b,建立如图的空间坐标系,
A(0,0,0),B(a,0,0),P(0,0,b),
C((2a,2a,0),D(0,2a,0),E(a,a,).
(1)=(0,a,),=(0,2a,0),=(0,0,b),
所以,BE?平面PAD,∴BE∥平面PAD;
(2)∵BE⊥平面PCD,∴BE⊥PC,即=0
=(2a,2a,-b),∴==0,即b=2a.
①=(0,2a,-2a),=(a,2a,0),
cos<,>==,
所以异面直线PD与BC所成角的余弦值为;
②平面BDE和平面BDC中,=(0,a,a),
=(-a,2a,0),=(a,2a,0),
所以平面BDE的一个法向量为=(2,1,-1);
平面BDC的一个法向量为=(0,0,1);
cos<,>=,所以二面角E-BD-C的余弦值为.
解析分析:建立空间直角坐标系求出相关向量,(1)利用共面向量定理:,证明BE∥平面PAD;(2)若BE⊥平面PCD,①求出=(0,2a,-2a)和=(a,2a,0)的数量积来求异面直线PD与BC所成角的余弦值;②求平面BDE的一个法向量为=(2,1,-1);平面BDC的一个法向量为=(0,0,1);然后求向量的数量积来求二面角E-BD-C的余弦值.
点评:本题考查直线与平面平行的判定,二面角的求法,考查转化思想,计算能力,是中档题.