(2011•宝坻区二模)如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD为菱形,∠BAD=60°,Q为AD的中点.

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  • 解题思路:(1)连接BD,利用线面垂直的判定定理,证明AD⊥平面PQB,利用面面垂直的判定定理,即可证明平面PQB⊥平面PAD;

    (2)连接AC交BQ于点N,利用比例关系,证明PA∥MN,利用线面平行的判定定理证明PA∥平面MQB;

    (3)建立空间直角坐标系,求出平面MQB的法向量,结合平面ABCD的法向量,利用向量的夹角公式,即可求二面角M-BQ-C的大小.

    (1)证明:连接BD,则

    ∵四边形ABCD菱形,∠BAD=60°,

    ∴△ABD为正三角形,

    又Q为AD中点,∴AD⊥BQ.

    ∵PA=PD,Q为AD的中点,

    ∴AD⊥PQ,

    又BQ∩PQ=Q,∴AD⊥平面PQB,

    ∵AD⊂平面PAD.

    ∴平面PQB⊥平面PAD.…(4分)

    (2)证明:连接AC交BQ于点N,如图

    由AQ∥BC可得,△ANQ∽△CNB,∴[AQ/BC]=[AN/NC]=[1/2].

    又[PM/MC]=[1/2],∴[PM/MC]=[AN/NC]=[1/2],

    ∴PA∥MN.

    ∵MN⊂平面MQB,PA⊄平面MQB,

    ∴PA∥平面MQB.…(8分)

    (3)由PA=PD=AD=2,Q为AD的中点,则PQ⊥AD.

    又平面PAD⊥平面ABCD,∴PQ⊥平面ABCD.

    以Q为坐标原点,分别以QA、QB、QP所在的直线为x,y,z轴,建立如图所示的坐标系,则各点坐标为A(1,0,0),B(0,

    3,0),Q(0,0,0),P(0,0,

    3).

    QB=(0,

    3,0),

    PA=(1,0,-

    点评:

    本题考点: 二面角的平面角及求法;与二面角有关的立体几何综合题.

    考点点评: 本题考查面面垂直,线面平行,考查面面角,考查学生分析解决问题的能力,考查向量法的运用,正确运用面面垂直,线面平行、垂直的判定定理是关键.