如图,四棱锥P-ABCD中,PB⊥底面ABCD.底面ABCD为直角梯形,∠ABC=90°,AD∥BC,AB=AD=PB,BC=2AD.点E在棱PA上,且PE=2EA.
(I)求证:CD⊥平面PBD;
(II)求二面角A-BE-D的余弦值.
网友回答
解:(Ⅰ)证明:因为PB⊥底面ABCD.底面ABCD为直角梯形,∠ABC=90°,所以AB⊥BC.
PB⊥底面ABCD.
而CD?底面ABCD,所以PB⊥CD.
在底面ABCD中,因为∠ABC=∠BAD=90°,AB=AD=BC,
所以BD=CD=BC,所以BD⊥CD.
又因为PB∩BD=B,所以CD⊥平面PAC
(3)解:设平面EBD的法向量为=(x,y,1),B(0,0,0),E,,D(1,1,0),
则,即,
又∵平面ABE的法向量为=(0,1,0),
∴cos==.
即二面角A-BE-D的大小的余弦值为.
解析分析:(Ⅰ)欲证CD⊥平面PAC,根据直线与平面垂直的判定定理可知只需证CD与平面PAC内两相交直线垂直,根据PB⊥底面ABCD,则PB⊥CD,利用勾股定理可知BD⊥CD,PB∩BC=B,满足定理条件;(Ⅱ)先求平面EBD的法向量与平面ABE的法向量,然后利用向量的夹角公式求出此角的余弦值即二面角A-BE-D的大小的余弦值.
点评:本题主要考查直线与平面的位置关系、两异面直线所成角、二面角及其平面角等有关知识,考查空间想象能力和思维能力,应用向量知识解决立体几何问题的能力