如图,四棱锥P-ABCD的底边ABCD为直角梯形,其中BA⊥AD,CD⊥AD,CD=AD=2AB,PA⊥底面ABCD,E是PC的中点.
(Ⅰ)求证:BE∥平面PAD;
(Ⅱ)若BE⊥平面PCD,求平面EBD与平面CBD夹角的余弦值.
网友回答
解:设AB=a,PA=b,以A为坐标原点,AB为x轴,AD为y轴,AP为z轴,建立空间直角坐标系,则A(0,0,0),B(a,0,0),P(0,0,b),C(2a,2a,0),D(0,2a,0),E(a,a,).
(Ⅰ)证明:,
∴.
又∵BE?平面PAD
∴BE∥平面PAD.
(Ⅱ)∵BE⊥平面PCD,∴BE⊥PC,即.
又∵,
∴.即b=2a
在平面BDE和平面BDC中,,
∴平面BDE的一个法向量为,
平面BDC的一个法向量为,
∴.
∴平面EBD与平面CBD夹角的余弦值为.
解析分析:(I)以A为坐标原点,AB为x轴,AD为y轴,AP为z轴,建立空间直角坐标系,写出要用的点的坐标,根据向量的共线关系得到线与线之间的平行关系,得到线与面平行的结论.(II)根据面面垂直得到线线垂直,得到两个向量的数量积等于0,求出两个字母之间的关系,设出平面的法向量,根据数量积等于0,做出法向量,进而求出面面角.
点评:本题第一小题考查空间中直线与平面的位置关系的证明,主要应用线面平行判断定理,本题获得定理成立的条件方法是向量法,第二小题考查用空间向量求二面角,本题解题的关键是建立坐标系,把难度比较大的二面角的求法,转化成了数字的运算.