在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是直角梯形,AB//CD,角ABC=90°AB=PB=PC=BC=2CD,平面PBC

1个回答

  • (1)

    根据三维坐标系性质,证明如下:

    将梯形ABCD置于X-Y平面中,B点在坐标原点,BC与Y轴重合.

    ∵∠ABC=90°

    ∴AB与X轴重合

    △BCP平面与梯形ABCD平面垂直,即与X-Y平面垂直.

    ∵BC与Y轴重合

    ∴△BCP平面在Y-Z平面上

    ∵在三维坐标系中,X轴与Y-Z平面垂直

    ∴AB与△BCP平面垂直

    证毕.还有其他证明方法,此处仅供参考.

    (2)

    根据投影原理,分析如下:

    在平面PBC上,有一束光,将P点投影到BC的E点位置,PE⊥BC.

    在平面PAD上,另一束光,将P点投影到AD的F点位置,PF⊥AD.

    两束光的夹角就是平面PBC和平面PAD的夹角.

    连接PE、PF和EF,△PEF是直角三角形,∠EPF是该两个平面的夹角.

    见图,计算如下:

    在俯视图中:

    BE=CE=CD

    AE^2=BE^2+AB^2=5CD^2

    DE^2=CE^2+CD^2=2CD^2

    AD^2=5CD^2

    在正左视图中:

    PB=PC=2CD PE是三角形的高

    PE^2=PB^2-BE^2=3CD^2

    PE=√3CD

    在侧前视图中:

    PA^2=PE^2+AE^2=8CD^2

    在侧后视图中:

    PD^2=PE^2+DE^2=5CD^2

    PD=AD=√5CD

    在侧右视图中:

    PA/Sinα=PD/Sin[(180°-α)/2]=PD/Cos(α/2)

    [Cos(α/2)]^2/( Sinα)^2=PA^2/PD^2=5/8

    (1+Cosα)×4=5×[1-(Cosα)^2]

    (1+Cosα)×4=5×(1+Cosα)×(1-Cosα)

    5Cosα=1  Cosα=1/5=DF/PD

    DF=PD/5=√5CD/5

    DF^2=CD^2/5

    PF^2=PD^2-DF^2=5CD^2-CD^2/5

    =24CD^2/5

    PF=√(24/5)CD

    在夹角剖面图中:

    Cos(∠EPF)=PE/PF=√3CD/√(24/5)CD

    =√(5/8)

    =(√10)/4≈0.79

    ∠EPF≈37.8°

    答:平面PAD和平面PBC的夹角约为37.8度.

    供参考.