如图,已知四棱锥P-ABCD中,PA⊥平面ABCD,直角梯形ABCD中,AD∥BC,∠BAD=90°,BC=2AD.(Ⅰ)求证:AB⊥PD;(Ⅱ)在线段PB上找出一点

发布时间:2020-08-01 01:51:16

如图,已知四棱锥P-ABCD中,PA⊥平面ABCD,直角梯形ABCD中,AD∥BC,∠BAD=90°,BC=2AD.
(Ⅰ)求证:AB⊥PD;
(Ⅱ)在线段PB上找出一点E,使AE∥平面PCD,指出点E的位置并加以证明.
(Ⅲ)若,,求直线PA与平面PDB所成的角.

网友回答

解:(Ⅰ)∵PA⊥平面ABCD,AB?平面ABCD,
∴PA⊥AB.
∵AB⊥AD,PA∩AD=A,
∴AB⊥平面PAD,
∵PD?平面PAD,
∴AB⊥PD.…(4分)
(Ⅱ)取线段PB的中点E,PC的中点F,连接AE,EF,DF,
则EF是△PBC中位线.
∴EF∥BC,
∵AD∥BC,,
∴AD∥EF,AD=EF.
∴四边形EFDA是平行四边形,
∴AE∥DF.
∵AE?平面PCD,DF?平面PCD,
∴AE∥平面PCD.
∴线段PB的中点E是符合题意要求的点.…(9分)
(Ⅲ)取BD的中点H,连接AH,PH,
因为AD=AB,则BD⊥A
又因为BD⊥PA,
所以BD⊥平面PAH,
故∠APH为直线PA与平面PDB所成的角,
因为,PA⊥AH,
所以∠APH=,即直线PA与平面PDB所成的角为.  …(15分)

解析分析:(Ⅰ)由PA⊥平面ABCD,推知PA⊥AB.又AB⊥AD,PA∩AD=A,从而有AB⊥平面PAD,证得AB⊥PD.
(Ⅱ)取线段PB的中点E,PC的中点F,连接AE,EF,DF,则EF是△PBC中位线.可推知四边形EFDA是平行四边形,转化出AE∥DF.再由线面平行的判定定理得证.
(Ⅲ)要求线面角,关键是找平面的垂线,取BD的中点H,连接AH,PH,根据AD=AB,得BD⊥AH因为BD⊥PA,从而BD⊥平面PAH,故可求.


点评:本题以四棱锥为载体,主要考查了线面平行与线线平行,线面垂直和线线垂直间的转化,考查了转化问题的能力,考查线面角.
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