解答题已知四棱锥P-ABCD中,PA⊥平面ABCD,底面ABCD为菱形,∠ABC=60°,AB=PA=2,E、F分别为BC、PD的中点.
(1)求证:PB∥平面AFC;
(2)求平面PAE与平面PCD所成锐二面角的余弦值.
网友回答
证明:(1)连接BD交AC于O,∵ABCD为菱形,则BO=OD(1分)
连接FO,则FO∥PB(3分)∵FO?平面AFC,PB?平面AFC,∴PB∥平面AFC(4分)
(2)解:∵E为BC中点,∴AB=2BE∵∠ABE=60°,∴∴AE⊥BC,∵AD∥BC,∴AE⊥AD.(6分)
建立如图所示的空间直角坐标系,,
则,D(90,2,0)(8分)
平面PAE的一个法向量为m=(0,1,0)(9分)
设平面PDC的一个法向量为n=(x,y,z)
则∴
∴,令y=∴(11分)
∴,
∴平面PAE与平面PCD所成锐二面角的余弦值为.(12分)解析分析:对于(1),要证PB∥平面AFC,只需证明PB与平面AFC内的一条直线平行即可,F为PD的中点,底面ABCD为菱形,故连接BD交AC于O,则O为AC的中点,从而OF为三角形PBD的中位线,易知FO∥PB,从而得证;对于(2),由于E为BC中点,∴AB=2BE∵∠ABE=600,∴∴AE⊥BC,∵AD∥BC,∴AE⊥AD,从而可以以A为坐标原点,以AE为x轴,AD为y轴,AP为z轴,建立空间作标系,分别求出平面PAE与平面PCD一个法向量,求出这两个法向量的夹角的余弦值的绝对值即可.点评:本题考查线面平行的判定和二面角的求法,要注意转化思想的应用,即将线面平行转化为面面平行,将求二面角转化为求其法向量的夹角.