如图,四棱锥P﹣ABCD的底面是直角梯形,AB∥CD,AB⊥AD,△PAB和△PAD是两个边长为2的正三角形,DC=4,O为BD的中点,E为PA的中点.(Ⅰ)求证:PO⊥平面ABCD;(Ⅱ)求证:OE

题目简介

如图,四棱锥P﹣ABCD的底面是直角梯形,AB∥CD,AB⊥AD,△PAB和△PAD是两个边长为2的正三角形,DC=4,O为BD的中点,E为PA的中点.(Ⅰ)求证:PO⊥平面ABCD;(Ⅱ)求证:OE

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如图,四棱锥P﹣ABCD的底面是直角梯形,AB∥CD,AB⊥AD,△PAB和△PAD是两个边长为2的正三角形,DC=4,O为BD的中点,E为PA的中点.
(Ⅰ)求证:PO⊥平面ABCD;
(Ⅱ)求证:OE∥平面PDC;
(Ⅲ)求直线CB与平面PDC所成角的正弦值.
题型:解答题难度:中档来源:河南省期末题

答案

解:(Ⅰ)证明:设F为DC的中点,连接BF,则DF=AB.
∵AB⊥AD,AB=AD,AB∥DC,
∴四边形ABFD为正方形.
∵O为BD的中点,
∴O为AF,BD的交点,
∵PD=PB=2,∴PO⊥BD, 
=,∴=
在三角形PAO中,PO2+AO2=PA2=4,
∴PO⊥AO,
∵AO∩BD=O,∴PO⊥平面ABCD.
(Ⅱ)由(Ⅰ)知PO⊥平面ABCD,
又AB⊥AD,所以过O分别做AD,AB的平行线,以它们做x,y轴,以OP为z轴建立如图所示的空间直角坐标系,如图所示:
由已知得:A(﹣1,﹣1,0),B(﹣1,1,0),D(1,﹣1,0)F(1,1,0),C(1,3,0),



∴OE∥PF,
∵OE平面PDC,PF平面PDC,
∴OE∥平面PDC.
(Ⅲ) 设平面PDC的法向量为,直线CB与平面PDC所成角θ,
,即
解得
令z1=1,则平面PDC的一个法向量为

∴直线CB与平面PDC所成角的正弦值为

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