如图,四棱锥P-ABCD的底面ABCD为正方形,PD⊥底面ABCD,PD=AD=1.(1)求证:平面PAC⊥平面PBD;(2)若点E为PB的中点,求二面角A-DE-B

发布时间:2020-07-31 18:03:43

如图,四棱锥P-ABCD的底面ABCD为正方形,PD⊥底面ABCD,PD=AD=1.
(1)求证:平面PAC⊥平面PBD;
(2)若点E为PB的中点,求二面角A-DE-B的大小.

网友回答

解:(1)证明:底面ABCD为正方形,
∴AC⊥BD
又∵PD⊥底面ABCD,
∴PD⊥AC
∴AC⊥平面PBD
又由AC?平面PAC
∴平面PAC⊥平面PBD;
(2)分别以DA,DC,DP为x,y,z轴建立空间直角坐标系,
∵PD=AD=1
∴D(0,0,0),A(1,0,0),B(1,1,0),C(0,1,0),P(0,0,1)
又∵点E为PB的中点,∴E(,,)
∴=(-,,)
又=(0,1,-1),
∴?=(-,,)?(0,1,-1)=0,
∴PC⊥AE,又PC⊥AD
∴PC⊥平面ADE
故=(0,1,-1),即为平面ADE的一个法向量
又由(1)可知=(-1,1,0)为平面BDE的法向量
故cosθ==
故此时二面角的大小为60°(12分)

解析分析:(1)由ABCD为正方形,PD⊥底面ABCD,易得AC⊥BD,且PD⊥AC,结合线面垂直的判定定理可得AC⊥平面PBD,再由面面垂直的判定定理,即可得到平面PAC⊥平面PBD;(2)分别以DA,DC,DP为x,y,z轴建立空间直角坐标系,由PD=AD=1,我们可以求出四棱锥P-ABCD的各顶点的坐标,进而求出平面ADE,和平面BDE的法向量,代入向量夹角公式,即可得到二面角A-DE-B的大小.

点评:本题考查的知识点是平面与平面垂直的判定,用空间向量求平面间的夹角,其中(1)的关键是掌握空间线线垂直、线面垂直、面面垂直之间的互相转化,(2)中的关键是建立恰当的空间坐标系,并求出两个平面的法向量.
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