已知四棱锥P-ABCD,底面ABCD为矩形,侧棱PA⊥底面ABCD,其中BC=2AB=2PA=6,M,N为侧棱PC上的两个三等分点,如图所示,(Ⅰ)求证:AN∥平面MBD;(Ⅱ)求异面直线AN与PD所
(Ⅰ)证明:连接AC交BD于O,连接OM, ∵底面ABCD为矩形,∴O为AC中点, ∵M,N为侧棱PC的三等分点, ∴CN= MN,∴OM∥AN, ∵OM平面MBD,AN平面MBD, ∴AN∥平面MBD。
(Ⅱ)解:如图所示,以A为原点,建立空间直角坐标系A-xyz,则A(0,0,0),B(3,0,0),C(3,6,0),D(0,6,0), P(0,0,3),M(2,4,1),N(1,2,2),, ∴,∴异面直线AN与PD所成角的余弦值为。 (Ⅲ)解:∵侧棱PA ⊥底面ABCD, ∴平面BCD的一个法向量为=(0,0,3),设平面MBD的一个法向量为m=(x,y,z), ,并且,∴,令y=1,得x=2,x= -2,∴平面MBD 的一个法刚量为m=(2,1,-2),∴,由图可知二面角M- BD-C的大小是锐角, 二面角M-BD-C大小的余弦值为。
题目简介
已知四棱锥P-ABCD,底面ABCD为矩形,侧棱PA⊥底面ABCD,其中BC=2AB=2PA=6,M,N为侧棱PC上的两个三等分点,如图所示,(Ⅰ)求证:AN∥平面MBD;(Ⅱ)求异面直线AN与PD所
题目详情
(Ⅰ)求证:AN∥平面MBD;
(Ⅱ)求异面直线AN与PD所成角的余弦值;
(Ⅲ)求二面角M-BD-C的余弦值。
答案
(Ⅰ)证明:连接AC交BD于O,连接OM,
平面MBD,AN
平面MBD,
∵底面ABCD为矩形,
∴O为AC中点,
∵M,N为侧棱PC的三等分点,
∴CN= MN,∴OM∥AN,
∵OM
∴AN∥平面MBD。
(Ⅱ)解:如图所示,以A为原点,建立空间直角坐标系A-xyz,
,
,
。
=(0,0,3),
,并且
,
,
,
。
则A(0,0,0),B(3,0,0),C(3,6,0),D(0,6,0),
P(0,0,3),M(2,4,1),N(1,2,2),
∴
∴异面直线AN与PD所成角的余弦值为
(Ⅲ)解:∵侧棱PA ⊥底面ABCD,
∴平面BCD的一个法向量为
设平面MBD的一个法向量为m=(x,y,z),
∴
令y=1,得x=2,x= -2,
∴平面MBD 的一个法刚量为m=(2,1,-2),
∴
由图可知二面角M- BD-C的大小是锐角,
二面角M-BD-C大小的余弦值为