如图,PO⊥平面ABCD,点O在AB上,EA∥PO,四边形ABCD为直角梯形,BC⊥AB,BC=CD=BO=PO,EA=AO=CD,(Ⅰ)求证:PE⊥平面PBC;(Ⅱ)直线PE上是否存在点M,使DM∥

题目简介

如图,PO⊥平面ABCD,点O在AB上,EA∥PO,四边形ABCD为直角梯形,BC⊥AB,BC=CD=BO=PO,EA=AO=CD,(Ⅰ)求证:PE⊥平面PBC;(Ⅱ)直线PE上是否存在点M,使DM∥

题目详情

如图,PO⊥平面ABCD,点O在AB上,EA∥PO,四边形ABCD为直角梯形,BC⊥AB,BC=CD=BO=PO,EA=AO=CD,
(Ⅰ)求证:PE⊥平面PBC;
(Ⅱ)直线PE上是否存在点M,使DM∥平面PBC,若存在,求出点M;若不存在,说明理由;
(Ⅲ)求二面角E-BD-A的余弦值。
题型:解答题难度:中档来源:安徽省模拟题

答案

解:(Ⅰ) ∵EA∥OP,AO平面ABP,
∴点A,B,P,E共面,
∵PO⊥平面ABCD,PO平面PEA,
∴平面PEAB⊥平面ABCD,
∵BC平面ABCD,BC⊥AB,平面PFAB∩平面ABCD=AB,
∴BC⊥平面PEAB,PE⊥BC,
由平面几何知识知PE⊥PB,
又BC∩PB=B,
∴PE⊥平面PBC。 
(Ⅱ)点E即为所求的点,即点M与点E重合,
取PB的中点F,连接EF,CF,DE,
由平面几何知识知EF∥AB,且EF=DC,
∴四边形DCEF为平行四边形,所以DE∥CF,
∵CF在平面PBC内,DE不在平面PBC内,
∴DE∥平面PBC。
(Ⅲ)由已知可知四边形BCDO是正方形,显然OD,OB,OP两两垂直,
如图建立空间直角坐标系,设DC=1,

设平面BDE的一个法向量为,并设=(x,y,z),

,即,取y=1,则x=1,z=3,
从而
取平面ABD的一个法向量为

故二面角E-BD-A的余弦值为

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