如图,四棱锥P-ABCD中,PA丄面ABCD,AB=AC,PA=AD=1,CD=2,BC=,∠ADC=90°.(1)求证:面PCD丄面PAD;(2)求面PAB与面PC

发布时间:2020-08-04 13:52:23

如图,四棱锥P-ABCD中,PA丄面ABCD,AB=AC,PA=AD=1,CD=2,BC=,∠ADC=90°.
(1)求证:面PCD丄面PAD;
(2)求面PAB与面PCD所成的锐二面角.

网友回答

解:(1)∵PA丄平面ABCD,CD?面ABCD,∴PA丄CD
∵DA丄CD,PA、DA是平面PAD内的相交直线,∴CD⊥平面PAD,
∵CD?平面PCD,∴面PCD丄面PAD;
(2)以D为原点,分别以DA、DC所在直线为x、y轴,建立如图空间直角坐标系
则A(2,0,0),C(0,1,0),P(2,0,2),设B(x,y,0)
由AB=AC=,BC=,得
,解之得x=1,y=2(舍负),所以B(1,2,0)
∵=(0,1,0),=(2,0,2),
∴平面PCD的一个法向量=(a,b,c),满足,
取a=1,得=(1,0,-1).
同理,得到平面PAB的一个法向量=(2,1,0)
∵向量、的夹角满足cos<,>==
∴面PAB与面PCD所成的锐二面角大小为arccos.

解析分析:(1)由线面垂直的定义,得PA丄CD,结合DA丄CD,得到CD⊥平面PAD.再根据CD?平面PCD,结合面面垂直判定定理,得到平面PCD丄平面PAD;(2)以D为原点,DA、DC所在直线为x、y轴,建立如图空间直角坐标系.给出出A、C、P的坐标,并设B(x,y,0),利用距离公式解出x=1,y=2(舍负),得B(1,2,0).再用垂直向量数量积为0的方法,分别得到平面PCD的法向量和平面PAB的法向量的坐标,利用向量的夹角公式得到、夹角的余弦,即得面PAB与面PCD所成的锐二面角大小.

点评:本题要四棱锥中求证面面垂直并求二面角平面角的大小,着重考查了空间垂直关系的证明和用空间向量求二面角大小的知识,属于中档题.
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