如图,在四棱锥P-ABCD中,PA⊥底面ABCD,AB⊥AD,AC⊥CD,∠ABC=60°,PA=AB=BC,E是PC的

1个回答

  • 解题思路:(1)利用线面垂直的性质与判定,证明CD⊥平面PAC,即可得到结论;

    (2)利用AB⊥平面PAD,证明AB⊥PD,利用AE⊥平面PCD,证明AE⊥PD,再利用线面垂直的判定即可得到结论;

    (3)过E点作EM⊥PD于M点,连接AM,可得∠AME是二面角A-PD-C的平面角,从而可求二面角A-PD-C的正切值

    (1)证明:∵PA⊥底面ABCD,CD⊂平面ABCD,∴PA⊥CD

    又AC⊥CD,AC∩PA=A

    ∴CD⊥平面PAC,又AE⊂平面PAC,∴CD⊥AE

    (2)证明:∵PA⊥底面ABCD,AB⊂平面ABCD,∴PA⊥AB

    又AD⊥AB,AD∩PA=A,∴AB⊥平面PAD,

    又PD⊂平面PAD,∴AB⊥PD

    由PA=AB=BC,∠ABC=60°,则△ABC是正三角形

    ∴AC=AB,∴PA=AC

    ∵E是PC中点,∴AE⊥PC

    由(1)知AE⊥CD,又CD∩PC=C,∴AE⊥平面PCD

    ∴AE⊥PD

    又AB⊥PD,AB∩AE=A,

    ∴PD⊥平面ABE

    (3)过E点作EM⊥PD于M点,连接AM

    由(2)知AE⊥平面PCD,∴AM⊥PD,∴∠AME是二面角A-PD-C的平面角

    设AC=a,则

    AD=

    2

    3a

    ∵PA=a,∴PD=

    7

    3a,∴AM=[PA•AD/PD]=

    2

    7a

    在Rt△AEM中,AE=

    2

    2a,EM=

    AM2−AE2=

    点评:

    本题考点: 二面角的平面角及求法;直线与平面垂直的判定;直线与平面垂直的性质.

    考点点评: 本题考查线面垂直的判定与性质,考查面面角,考查学生分析解决问题的能力,属于中档题.