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> 四棱锥P-ABCD中,PC⊥平面ABCD,PC=2,在四边形ABCD中,∠B=∠C=90°,CD∥AB,AB=4,CD=1,点M在PB上,且MB=3PM,PB与平面ABC成30°角.(1)求证:CM∥
四棱锥P-ABCD中,PC⊥平面ABCD,PC=2,在四边形ABCD中,∠B=∠C=90°,CD∥AB,AB=4,CD=1,点M在PB上,且MB=3PM,PB与平面ABC成30°角.(1)求证:CM∥
题目简介
四棱锥P-ABCD中,PC⊥平面ABCD,PC=2,在四边形ABCD中,∠B=∠C=90°,CD∥AB,AB=4,CD=1,点M在PB上,且MB=3PM,PB与平面ABC成30°角.(1)求证:CM∥
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四棱锥P-ABCD中,PC⊥平面ABCD,PC=2,在四边形ABCD中,∠B=∠C=90°,CD
∥
AB,AB=4,CD=1,点M在PB上,且MB=3PM,PB与平面ABC成30°角.
(1)求证:CM
∥
面PAD;
(2)求证:面PAB⊥面PAD;
(3)求点C到平面PAD的距离.
题型:解答题
难度:中档
来源:不详
答案
如图,建立空间直角坐标系O-xyz,C为坐标原点O,
(1)证明:如图,建立空间直角坐标系.
∵PC⊥平面ABCD,
∴∠PBC为PB与平面ABC所成的角,即∠PBC=30°.
∵|PC|=2,∴|BC|=2
3
,|PB|=4.
得D(1,0,0)、B(0,2
3
,0)、
A(4,2
3
,0)、P(0,0,2).
∵|MB|=3|PM|,
∴|PM|=1,M(0,
3
2
,
class="stub"3
2
),
CM
=(0,
3
2
,
class="stub"3
2
),
DP
=(-1,0,2),
DA
=(3,2
3
,0).
设
CM
=x
DP
+y
DA
(x、y∈R),
则(0,
3
2
,
class="stub"3
2
)=x(-1,0,2)+y(3,2
3
,0)⇒x=
class="stub"3
4
且y=
class="stub"1
4
,
∴
CM
=
class="stub"3
4
DP
+
class="stub"1
4
DA
.
∴
CM
、
DP
、
DA
共面.又∵C∉平面PAD,故CM
∥
平面PAD.
(2)证明:过B作BE⊥PA,E为垂足.
∵|PB|=|AB|=4,∴E为PA的中点.
∴E(2,
3
,1),
BE
=(2,-
3
,1).
又∵
BE
•
DA
=(2,-
3
,1)•(3,2
3
,0)=0,
∴
BE
⊥
DA
,即BE⊥DA.
而BE⊥PA,∴BE⊥面PAD.
∵BE⊂面PAB,∴面PAB⊥面PAD.
(3)由BE⊥面PAD知,
平面PAD的单位向量n0=
BE
|
BE
|
=
class="stub"1
2
2
(2,-
3
,1).
∴CD=(1,0,0)的点C到平面PAD的距离
d=|n0•
CD
|=|
class="stub"1
2
2
(2,-
3
,1)•(1,0,0)|=
2
2
.
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在如图所示的四棱锥P-ABCD中,已
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四棱锥P-ABCD中,PC⊥平面ABCD,PC=2,在四边形ABCD中,∠B=∠C=90°,CD∥AB,AB=4,CD=1,点M在PB上,且MB=3PM,PB与平面ABC成30°角.(1)求证:CM∥
题目详情
(1)求证:CM∥面PAD;
(2)求证:面PAB⊥面PAD;
(3)求点C到平面PAD的距离.
答案
(1)证明:如图,建立空间直角坐标系.
∵PC⊥平面ABCD,
∴∠PBC为PB与平面ABC所成的角,即∠PBC=30°.
∵|PC|=2,∴|BC|=2
得D(1,0,0)、B(0,2
A(4,2
∵|MB|=3|PM|,
∴|PM|=1,M(0,
设
则(0,
∴
∴
(2)证明:过B作BE⊥PA,E为垂足.
∵|PB|=|AB|=4,∴E为PA的中点.
∴E(2,
又∵
∴
而BE⊥PA,∴BE⊥面PAD.
∵BE⊂面PAB,∴面PAB⊥面PAD.
(3)由BE⊥面PAD知,
平面PAD的单位向量n0=
∴CD=(1,0,0)的点C到平面PAD的距离
d=|n0•