(四)直线平面垂直的判定与性质定理 例4 已知如图.PA⊥矩形ABCD所在的平面.M.N分别是AB.PC的中点.若平面PDC与平面ABCD成45°角.求证:MN⊥平面PDC. 证明:取PD中点E.连接EN.EA. ∵N是PC中点. ∴EN ∥ CD.CD=AB. 故ENMA是平行四边形.MN∥AE. ∵PA⊥面ABCD. ∴PA⊥AB. 又∵AB⊥AD.PA∩AD=A ∴AB⊥面PAD. ∵AE面PAD.PD面PAD. ∴AB⊥AE.AB⊥PD.MN⊥AB.从而MN⊥CD. ∵CD⊥AD.CD⊥PD. ∴∠PDA是二面角P-CD-A的平面角. ∴△PAD是等腰直角三角形.从而AE⊥PD. 故MN⊥PD.PD∩CD=D. ∴MN⊥平面PDC. 查看更多

 

题目列表(包括答案和解析)

在四棱锥中,平面,底面为矩形,.

(Ⅰ)当时,求证:

(Ⅱ)若边上有且只有一个点,使得,求此时二面角的余弦值.

【解析】第一位女利用线面垂直的判定定理和性质定理得到。当a=1时,底面ABCD为正方形,

又因为,………………2分

,得证。

第二问,建立空间直角坐标系,则B(1,0,1)D(0,a,0)C(1,a,0)P(0,0,1)……4分

设BQ=m,则Q(1,m,0)(0《m《a》

要使,只要

所以,即………6分

由此可知时,存在点Q使得

当且仅当m=a-m,即m=a/2时,BC边上有且只有一个点Q,使得

由此知道a=2,  设平面POQ的法向量为

,所以    平面PAD的法向量

的大小与二面角A-PD-Q的大小相等所以

因此二面角A-PD-Q的余弦值为

解:(Ⅰ)当时,底面ABCD为正方形,

又因为,………………3分

(Ⅱ) 因为AB,AD,AP两两垂直,分别以它们所在直线为X轴、Y轴、Z轴建立坐标系,如图所示,

则B(1,0,1)D(0,a,0)C(1,a,0)P(0,0,1)…………4分

设BQ=m,则Q(1,m,0)(0《m《a》要使,只要

所以,即………6分

由此可知时,存在点Q使得

当且仅当m=a-m,即m=a/2时,BC边上有且只有一个点Q,使得由此知道a=2,

设平面POQ的法向量为

,所以    平面PAD的法向量

的大小与二面角A-PD-Q的大小相等所以

因此二面角A-PD-Q的余弦值为

 

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