如图,在底面为菱形的四棱锥P-ABCD中,∠ABC=60°,PA=AC=a,PB=PD=2a,点E在PD上,且PE:ED=2:1.(1)求证:PA⊥平面ABCD;(2)求面EAC与面DAC所成的二面角

题目简介

如图,在底面为菱形的四棱锥P-ABCD中,∠ABC=60°,PA=AC=a,PB=PD=2a,点E在PD上,且PE:ED=2:1.(1)求证:PA⊥平面ABCD;(2)求面EAC与面DAC所成的二面角

题目详情

如图,在底面为菱形的四棱锥P-ABCD中,∠ABC=60°,PA=AC=a,PB=PD=
2
a,点E在PD上,且PE:ED=2:1.
(1)求证:PA⊥平面ABCD;
(2)求面EAC与面DAC所成的二面角的大小.
题型:解答题难度:中档来源:不详

答案

(I)证明:∵底面ABCD是菱形,且∠ABC=60°∴AB=AD=AC=a,
在△PAB中,PA2+AB2=2a2=PB2∴∠PAB=90°,即PA⊥AB,
同理,PA⊥AD∵AB∩AD=A∴PA⊥平面ABCD(6分)

(II)作EGPA交AD于G
∵PA⊥平面ABCD,∴EG⊥平面ABCD∴EG⊥AC,
作GH⊥AC于H,连接EH,
∴AC⊥平面EHG,∴EH⊥AC,∴∠EHG是面EAC与面DAC所成二面角的平面角(9分)
∵PE:ED=2:1,∴EG=class="stub"1
3
a,AG=class="stub"2
3
a

在△AGH中,GH=AG•sin60°=class="stub"2
3
3
2
=
3
3
a

tan∠EHG=class="stub"EG
GH
=
3
3
,∴∠EHG=class="stub"π
6

即面EAC与面DAC所成二面角的大小为class="stub"π
6
(13分)

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