如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是梯形,AD∥BC,∠DAB=90°,PA⊥平面ABCD,PA=AB=BC=2,AD=1.(I)求证:BC⊥平面PAB;(I

发布时间:2020-07-31 19:20:06

如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是梯形,AD∥BC,∠DAB=90°,PA⊥平面ABCD,PA=AB=BC=2,AD=1.
(I)求证:BC⊥平面PAB;
(II)求异面直线PC与AB所成角的余弦值;
(III)在侧棱PA上是否存在一点E,使得平面CDE与平面ADC所成角的余弦值是,若存在,求出AE的长;若不存在,说明理由.

网友回答

(Ⅰ)证明:∵底面ABCD是梯形,AD∥BC,∠DAB=90°,
∴BC⊥AB
∵PA⊥平面ABCD,BC?平面ABCD,∴PA⊥BC,
∵PA∩AB=A,
∴BC⊥平面PAB;
(Ⅱ)解:以A为原点,分别以AD,AB,AP所在直线x,y,z轴建立空间直角坐标系.

∴A(0,0,0),D(1,0,0),B(0,2,0),C(2,2,0),P(0,0,2).
∴,.
∴cos===
∴异面直线PC与AB所成角的余弦值是???????????…(8分)
(Ⅲ)解:假设在侧棱PA上存在一点E,使得平面CDE与平面ADC所成角的余弦值是,
设E(0,0,m)(m>0),∴,
∴设平面CDE的法向量为,
∴,

令x=2,所以y=-1,z=,∴.
又∵平面ACD的法向量为,
∴cos===,∴m=1
∴点E的坐标是(0,0,1).
∴在侧棱PA上存在一点E(0,0,1),使得平面CDE与平面ADC所成角的余弦值是.…(14分)
解析分析:(Ⅰ)证明BC⊥AB,利用PA⊥平面ABCD,证明PA⊥BC,从而可证BC⊥平面PAB;(Ⅱ)以A为原点,分别以AD,AB,AP所在直线x,y,z轴建立空间直角坐标系,求得点与向量的坐标,利用向量的夹角公式,即可求异面直线PC与AB所成角的余弦值;(Ⅲ)假设在侧棱PA上存在一点E,使得平面CDE与平面ADC所成角的余弦值是,求出平面CDE的法向量,平面ACD的法向量为,利用向量的夹角公式,建立方程,即可求得点E的坐标.

点评:本题考查线面垂直,考查线线角,面面角,考查利用空间向量解决立体几何问题,正确表示向量是关键.
以上问题属网友观点,不代表本站立场,仅供参考!