解答题如图,四棱锥P-ABCD的底面为矩形,PA=AD=1,PA⊥面ABCD,E是AB的中点,F为PC上一点,且
EF∥面PAD.
(I)证明:F为PC的中点;
(II)若AB=2,求二面角C-PD-E的平面角的余弦值.
网友回答
证明:(I)以A为坐标原点,AB,AD,AP方向分别为x,y,z轴正方向建立空间坐标系,
设AB=2a
则A(0,0,0),B(2a,0,0),C(2a,1,0),D(0,1,0),P(0,0,1),E(a,0,0),
∴设==(2aλ,λ,-λ),则=(-a+2aλ,λ,1-λ)
∵=(2a,0,0)为平面PAD的一个法向量,且EF∥面PAD
∴?=0
即2a?(-a+2aλ)=0,
∴λ=
故F为PC的中点;
解:(II)若AB=2,则A(0,0,0),B(2,0,0),C(2,1,0),D(0,1,0),P(0,0,1),E(1,0,0),
则=(0,1,-1),=(2,1,-1),=(1,0,-1)
设=(a,b,c)为平面PCD的一个法向量
则,
则=(0,1,1)为平面PCD的一个法向量
设=(x,y,z)为平面PDE的一个法向量
则
则=(1,1,1)为平面PDE的一个法向量
设二面角C-PD-E的平面角为θ
则cosθ==
即二面角C-PD-E的平面角的余弦值为解析分析:(I)以A为坐标原点,AB,AD,AP方向分别为x,y,z轴正方向建立空间坐标系,设=,AB=2a,设我们分别求出向量的坐标及平面PAD的法向量的坐标,根据两个向量垂直数量积为0,我们可以构造一个关于λ的方程,解方程求出λ值,即可判断F点的位置;(II)若AB=2,我们分别求出平面PCD的一个法向量和平面PDE的一个法向量,然后代入向量夹角公式,即可得到