如图,四棱锥P-ABCD的底面是AB=2,BC=3的矩形,侧面PAB是等边三角形,且侧面PAB⊥底面ABCD.(Ⅰ)求证:面PAD⊥面PAB.(Ⅱ)求二面角P-CD-A的大小.-高二数学

题目简介

如图,四棱锥P-ABCD的底面是AB=2,BC=3的矩形,侧面PAB是等边三角形,且侧面PAB⊥底面ABCD.(Ⅰ)求证:面PAD⊥面PAB.(Ⅱ)求二面角P-CD-A的大小.-高二数学

题目详情

如图,四棱锥P-ABCD的底面是AB=2,BC=3的矩形,侧面PAB是等边三角形,且侧面PAB⊥底面ABCD.
(Ⅰ)求证:面PAD⊥面PAB.
(Ⅱ)求二面角P-CD-A的大小.
题型:解答题难度:中档来源:不详

答案

(1)证明:∵侧面PAB⊥底面ABCD,
且侧面PAB与底面ABCD的交线是AB,
∴在矩形ABCD中,BC⊥侧面PAB,
在矩形ABCD中,ADBC,BC⊥侧面PAB,
∴AD⊥侧面PAB,
又AD⊂平面PAD,∴侧面PAD⊥侧面PAB.
(2)取AB中点O,取CD中点E,以OB为x轴,以OE为y轴,以OP为z轴,建立空间直角坐标系,
∵四棱锥P-ABCD的底面是AB=2,BC=3的矩形,侧面PAB是等边三角形,
∴P(0,0,
3
),C(1,3,0),D(-1,3,0),
PC
=(1,3,-
3
),
PD
=(-1,3,-
3
),
设平面PCD的法向量
m
=(x,y,z),则
m
PC
=0
m
PD
=0

x+3y-
3
z=0
-x+3y-
3
z=0
,解得
m
=(0,
3
,3),
∵平面CDA的法向量
n
=(0,0,1),
∴二面角P-CD-A的平面角的余弦值为|cos<
m
n
>|=|class="stub"3
12
|=
3
2

∴二面角P-CD-A的平面角为class="stub"π
3

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