如图,在四棱锥P-ABCD中,PA⊥底面ABCD,底面为直角梯形,∠BAD=90°,BC∥AD,且PA=AB=BC=1,AD=2.(Ⅰ)设M为PD的中点,求证:CM∥

发布时间:2020-07-31 12:24:17

如图,在四棱锥P-ABCD中,PA⊥底面ABCD,底面为直角梯形,∠BAD=90°,BC∥AD,且PA=AB=BC=1,AD=2.
(Ⅰ)设M为PD的中点,求证:CM∥平面PAB;
(Ⅱ)求侧面PAB与侧面PCD所成二面角的平面角的余弦值.

网友回答

(Ⅰ)证明:取PA的中点N,连接BN、NM,在△PAD中,MN∥AD,且MN=AD=1,又BC∥AD,且BC═AD=1
所以MN∥BC,MN=BC,即四边形BCMN为平行四边形,
∴CM∥BN
又CM?平面PAB,BN?平面PAB,
∴CM∥平面PAB.…(5分)
(Ⅱ)解:在平面四边形ABCD中,AB与CD不平行,延长AB、CD交于一点,设为E,
连接PE,则PE为侧面PAB与侧面PCD所成二面角的棱,又由题设可知DA⊥侧面PAB,于是过A作AF⊥PE于F,连接DF,由三垂线定理可知∠AFD为侧面PAB与侧面PCD所成二面角的平面角.…(8分)
在△EAD中,由BC∥AD,BC=AD,知B为AE为中点,∴AE=2,
在Rt△PAE中,PA=1,AE=2,∴PE=,AF=.故tan∠AFD=
∴cos∠AFD=
即所求侧面PAB与侧面PCD所成二面角的平面角的余弦值为
解析分析:(I)取PA的中点N,连接BN、NM,根据三角形中位线定理,结合已知条件可证得四边形BCMN为平行四边形,CM∥BN,再由线面平行的判定定理得到结论;(II)延长AB、CD交于一点,设为E,连接PE,由三垂线定理可知∠AFD为侧面PAB与侧面PCD所成二面角的平面角,解△EAD与Rt△PAE,即可求出侧面PAB与侧面PCD所成二面角的平面角的余弦值.

点评:本题考查线面平行,考查面面角,解题的关键是掌握线面平行的判断,正确作出面面角,属于中档题.
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