(本小题满分12分)如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是矩形,M、N分别为PA、BC的中点,PD⊥平面ABCD,

1个回答

  • (1)证明:取AD中点E,连接ME,NE,

    由已知M,N分别是PA,BC的中点,

    ∴ME∥PD,NE∥CD

    又ME,NE

    平面MNE,ME

    NE=E,

    所以,平面MNE∥平面PCD, 2分

    所以,MN∥平面PCD 3分

    (2)证明:因为PD⊥平面ABCD,

    所以PD⊥DA,PD⊥DC,

    在矩形ABCD中,AD⊥DC,

    如图,以D为坐标原点,

    射线DA,DC,DP分别为

    轴、

    轴、

    正半轴建立空间直角坐标系

    则D(0,0,0),A(

    ,0,0),

    B(

    ,1,0)

    (0,1,0),

    P(0,0,

    ) 5分

    所以

    ,0,

    ),

    6分

    ·

    =0,所以MC⊥BD 7分

    (3)因为ME∥PD,所以ME⊥平面ABCD,ME⊥BD,又BD⊥MC,

    所以BD⊥平面MCE,

    所以CE⊥BD,又CE⊥PD,所以CE⊥平面PBD,

    由已知

    ,所以平面PBD的法向量

    M为等腰直角三角形PAD斜边中点,所以DM⊥PA,

    又CD⊥平面PAD,AB∥CD,所以AB⊥平面PAD,AB⊥DM,

    所以DM⊥平面PAB,

    所以平面PAB的法向量

    (-

    ,0,

    ) 9分

    设二面角A—PB—D的平面角为θ,

    .

    所以,二面角A—PB—D的余弦值为

    . 12分