在四棱锥P-ABCD中,侧面PCD底面ABCD,PDCD,底面ABCD是直角梯形,AB∥DC,,,.(1)求证:BC平面PBD:(2)求直线AP与平面PDB所成角的正弦值;(3)设E为侧棱PC上异于端

题目简介

在四棱锥P-ABCD中,侧面PCD底面ABCD,PDCD,底面ABCD是直角梯形,AB∥DC,,,.(1)求证:BC平面PBD:(2)求直线AP与平面PDB所成角的正弦值;(3)设E为侧棱PC上异于端

题目详情

在四棱锥P-ABCD中,侧面PCD底面ABCD,PDCD,底面ABCD是直角梯形,AB∥DC,

(1)求证:BC平面PBD:
(2)求直线AP与平面PDB所成角的正弦值;
(3)设E为侧棱PC上异于端点的一点,,试确定的值,使得二面角E-BD-P的余弦值为
题型:解答题难度:中档来源:不详

答案

(1)参考解析;(2);(3)

试题分析:(1)由PDCD,底面ABCD是直角梯形,如图建立空间直角坐标系,,写出点D,B,C,P,的坐标,分别写出相应的向量,即可得向量BD与向量CB的数量积为零,向量PD与向量BC的数量积为零.由向量关系转化为空间线面中位置关系,即可得到结论.
(2)要求直线AP与平面PDB所成角的正弦值,等价于求出平面PBD的法向量与向量AP所成的角余弦值即可.
(3)要使得二面角E-BD-P的余弦值为,关键是求出平面EBD的法向量,由于平面PBD的法向量已知,再通过两法向量的夹角的绝对值等于.即可解出的值.
试题解析:(1)证明:因为侧面⊥底面

所以⊥底面,所以.
又因为,即
为原点建立如图所示的空间直角坐标系,

所以
所以,所以.
⊥底面,可得,
又因为,所以⊥平面.
(2)由(1)知平面的一个法向量为
所以
设直线AP与平面PDB所成角为,则
(3)因为,又,设

所以.设平面的法向量为
因为,由
,令,则可得平面的一个法向量为所以
解得,又由题意知,故.

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