解答题如图,四棱锥P-ABCD中,PA⊥底面ABCD,AB⊥AD,点E在线段AD上,且CE∥AB.
(Ⅰ)求证:CE⊥平面PAD;
(Ⅱ)若PA=AB=1,AD=3,CD=,∠CDA=45°,求四棱锥P-ABCD的体积.
(Ⅲ)在满足(Ⅱ)的条件下求二面角B-PC-D的余弦值的绝对值.
网友回答
(Ⅰ)证明:因为PA⊥平面ABCD,CE?平面ABCD,所以PA⊥CE,
因为AB⊥AD,CE∥AB,所以CE⊥AD,
又PA∩AD=A,所以CE⊥平面PAD….(3分)
(Ⅱ)解:由(Ⅰ)可知CE⊥AD,在直角三角形ECD中,DE=CD?cos45°=1,CE=CD?sin45°=1.
又因为AB=CE=1,AB∥CE,所以四边形ABCE为矩形,
所以SABCD=SABCE+S△BCD==,
又PA⊥平面ABCD,PA=1,所以四棱锥P-ABCD的体积等于…(7分)
(Ⅲ)解:建立以A为原点,AB,AD,AP为x,y,z轴的空间坐标系,
则A(0,0,0),P(0,0,1),C(1,2,0),D(0,3,0)
∴,
设平面PBC的法向量为=(x,y,1),则,∴x=1,y=0,∴=(1,0,1),
设平面PCD的法向量为=(1,y′,z′),则,∴y′=1,z′=3,∴=(1,1,3),
所以二面角的余弦值的绝对值是….(12分)解析分析:(Ⅰ)证明PA⊥CE,CE⊥AD,利用线面垂直的判定,可得CE⊥平面PAD;(Ⅱ)确定四边形ABCE为矩形,利用SABCD=SABCE+S△BCD,PA⊥平面ABCD,PA=1,可得四棱锥P-ABCD的体积;(Ⅲ)建立以A为原点,AB,AD,AP为x,y,z轴的空间坐标系,求出平面PBC的法向量=(1,0,1),平面PCD的法向量为=(1,1,3),利用向量的夹角公式,可求二面角的余弦值的绝对值.点评:本题考查线面垂直,考查面面角,考查四棱锥的条件,考查向量方法的运用,属于中档题.