解答题在四棱锥P-ABCD中,AD⊥AB,CD∥AB∥MN,PD⊥底面ABCD,,直线PA与底面ABCD成60°角,点M,N分别是PA、PB的中点.
(Ⅰ)求二面角P-MN-D的大小;
(Ⅱ)当的值为多少时,∠CND为直角?
网友回答
解:(Ⅰ)∵PD⊥面ABCD,AB?面ABCD,
∴AB⊥PD,又AB⊥AD,∴AB⊥面PAD.
又MN是△PAB的中位线,∴MN∥AB,从而MN⊥面PAD,
∴∠PMD为二面角P-MN-D的平面角,
由已知,在Rt△PAD中,易证:∠PAD=60°,而M是PA的中点,
∴∠PMD=120°.
即所求二面角P-MN-D的大小为120°.
(Ⅱ)令,不妨设AD=2,则,CD=X,AB=4X.
以D为原点,DA、DC、DP所在直线分别为x、y、z轴建立空间直角坐标系,则
D(0,0,0),N(1,2,),C(0,4x,0),
∴(1,2,),(1,2-4x,),
若∠CND为直角,则必有,
即
于是有,解得x=1.
∴当时,∠CND为直角.解析分析:(I)由题意利用线面垂直的判定定理,得到线面垂直,在利用二面角的概念得到二面角的平面角即可得;(II)由题意利用题中的条件及图形建立空间直角坐标系,设出比例值为x,利用空间向量的知识建立未知量的方程进而求解.点评:此题重点考查了学生的空间想象能力,线面垂直的判定,利用二面角的概念求出二面角的平面角比求出二面角的大小;此外还考查了利用空间向量的知识及方程的思想求解.