解答题如图,四棱锥P-ABCD中,PA⊥底面ABCD,PA=AB=1,底面ABCD是直

发布时间:2020-07-09 02:13:12

解答题如图,四棱锥P-ABCD中,PA⊥底面ABCD,PA=AB=1,底面ABCD是直角梯形,且?AB⊥AD,AD=3,∠CDA=45°,点E在线段AD上,且CE∥AB.
(Ⅰ)求证:CE⊥平面PAD;
(Ⅱ)求四棱锥P-ABCD的体积.
(Ⅲ)?求二面角B-PC-D的余弦值的绝对值.

网友回答

(Ⅰ)证明:如图,
∵CE∥AB,AB⊥AD,∴CE⊥AD,
又∵PA⊥平面ABCD,CE?平面ABCD,∴PA⊥CE
又∵PA∩AD=A,∴CE⊥平面PAD.
(Ⅱ)解:由CE⊥AD,∴△CED为直角三角形,又∠CDA=45°,
∴ED=CE=1,又AD=3,则AE=2,∴BC=2,
则直角梯形ABCD的面积为,
所以,=.
(Ⅲ)解:以A为原点,AB、AD、AP所在直线分别为x轴,y轴,z轴建立空间直角坐标系,
则各点坐标分别为:A(0,0,0),P(0,0,1),B(1,0,0),C(1,2,0),D(0,3,0).
,,,
设平面PBC的法向量,平面PCD的法向量为
则,即,不妨取z=1,则,
,即,不妨取y1=1,则z1=3,x1=1,
∴.
∴===.
所以,二面角B-PC-D的余弦值的绝对值为.解析分析:(Ⅰ)要证明CE⊥平面PAD,只要证明CE垂直于面PAD内的两条垂线即可,由PA垂直于底面,可得PA⊥CE,根据CE∥AB,AB⊥AD,可得CE⊥AD,则利用线面垂直的判定得到证明;(Ⅱ)求出底面直角梯形的面积后直接代入棱锥的体积公式即可;(Ⅲ)把求二面角B-PC-D的余弦值的绝对值,转化为求两个面的法向量所成角的余弦值的绝对值,可以利用空间向量来解决,以A为原点,分别以AB,AD,AP所在直线为x,y,z轴建系,列出要用点的坐标,求出两个平面的法向量,运用向量夹角公式求夹角的余弦值.点评:本题考查了线面垂直的判定,考查了棱锥体积公式的求法,训练了利用平面法向量求二面角的大小,利用空间向量解决问题,关键是能够找到三条两两相互垂直的直线,这是建系的基础,此题是中档题.
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