如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是矩形,PA⊥平面ABCD,AD=2,AB=1,E、F分别是线段AB、BC的中点.
(Ⅰ)证明:PF⊥FD;
(Ⅱ)若PB与平面ABCD所成的角为45°,求二面角A-PD-F的余弦值;.
网友回答
(Ⅰ)证明:连接AF,则,
又AD=2,∴DF2+AF2=AD2,
∴DF⊥AF(2分)
又PA⊥平面ABCD,
∴DF⊥PA,又PA∩AF=A,
∴
(Ⅱ)∵PA⊥平面ABCD,
∴∠PBA是PB与平面ABCD所成的角,且∠PBA=45°.
∴PA=AB=1(9分)
取AD的中点M,
则FM⊥AD,FM⊥平面PAD,在平面PAD中,过M作MN⊥PD于N,连接FN,则PD⊥平面FMN,则∠MNF即为二面角A-PD-F的平面角
∵Rt△MND∽Rt△PAD,
∴,
∵,且∠FMN=90°
∴,,
∴
解析分析:(I)连接AF,由勾股定理可得DF⊥AF,由PA⊥平面ABCD,由线面垂直性质定理可得DF⊥PA,再由线面垂直的判定定理得到DF⊥平面PAF,再由线面垂直的性质定理得到PF⊥FD;(Ⅱ)由PA⊥平面ABCD,可得∠PBA是PB与平面ABCD所成的角,即∠PBA=45°,取AD的中点M,则FM⊥AD,FM⊥平面PAD,在平面PAD中,过M作MN⊥PD于N,连接FN,则PD⊥平面FMN,则∠MNF即为二面角A-PD-F的平面角,解三角形MNF可得