((本题14分)如图3,四棱锥P—ABCD中,底面ABCD是矩形,PA⊥平面ABCD,M、N分别是AB、PC的中点,PA

1个回答

  • 证明:(Ⅰ)如答图所示,⑴设PD的中点为E,连结AE、NE,

    由N为PD的中点知EN

    DC,

    又ABCD是矩形,∴DC

    AB,∴EN

    AB

    又M是AB的中点,∴EN

    AN, …3分

    ∴AMNE是平行四边形

    ∴MN∥AE,而AE

    平面PAD,NM

    平面PAD

    ∴MN∥平面PAD…4分

    (Ⅱ)∵PA=AD,∴AE⊥PD,

    又∵PA⊥平面ABCD,CD

    平面ABCD,

    ∴CD⊥PA,而CD⊥AD,∴CD⊥平面PAD…6分

    ∴CD⊥AE, ∵PD∩CD=D,∴AE⊥平面PCD,

    ∵MN∥AE,∴MN⊥平面PCD,又MN

    平面PMC,

    ∴平面PMC⊥平面PCD.…8分

    (Ⅲ)过A作AH⊥CM,交CM的延长线于H,连PH.

    ∵PA⊥平面ABCD,AH⊥CH,∴PH⊥CH,∴∠PHA是二面角P-MC-A的平面角,

    ∴AH=

    … 10分

    又∵Rt△MHA∽Rt△MBC,

    …12分

    14分

    解法二:(Ⅱ)以A为原点,AB,AD,AP所在直线分别为

    轴、

    轴、

    轴建系

    设AB="b" (b>0)面PMC法向量

    面PDC法向量

    ∴面PMC

    面PDC…8分

    (Ⅲ)面MCA法向量

    ∵二面角P—MC—A是60°的二面角

    …12分

    14分