如图,四棱锥P-ABCD中,PB⊥底面ABCD.底面ABCD为直角梯形,∠ABC=90°,AD∥BC,AB=AD=PB,BC=2AD.点E在棱PA上,且PE=2EA.(I)求证:CD⊥平面PBD;(I

题目简介

如图,四棱锥P-ABCD中,PB⊥底面ABCD.底面ABCD为直角梯形,∠ABC=90°,AD∥BC,AB=AD=PB,BC=2AD.点E在棱PA上,且PE=2EA.(I)求证:CD⊥平面PBD;(I

题目详情

如图,四棱锥P-ABCD中,PB⊥底面ABCD.底面ABCD为直角梯形,∠ABC=90°,ADBC,AB=AD=PB,BC=2AD.点E在棱PA上,且PE=2EA.
(I)求证:CD⊥平面PBD;
(II)求二面角A-BE-D的余弦值.
题型:解答题难度:中档来源:不详

答案

(Ⅰ)证明:因为PB⊥底面ABCD.底面ABCD为直角梯形,∠ABC=90°,所以AB⊥BC.
PB⊥底面ABCD.
而CD⊂底面ABCD,所以PB⊥CD.
在底面ABCD中,因为∠ABC=∠BAD=90°,AB=AD=class="stub"1
2
BC,
所以BD=CD=
2
2
BC,所以BD⊥CD.
又因为PB∩BD=B,所以CD⊥平面PAC
(3)设平面EBD的法向量为
n
=(x,y,1),B(0,0,0),E(0,class="stub"2
3
.class="stub"1
3
)
BE
=(0,class="stub"2
3
.class="stub"1
3
)
,D(1,1,0),
BD
=(1,1,0)

BE
n
=0
BD
n
=0
,即
class="stub"2
3
y+class="stub"1
3
=0
x+y=0
n
=(class="stub"1
2
,-class="stub"1
2
,1)

又∵平面ABE的法向量为
m
=(0,1,0),
∴cos
n
m
=
n
m
|
n
||
m
|
=
6
6

即二面角A-BE-D的大小的余弦值为
6
6

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