如图,已知两个正四棱锥P-ABCD与Q-ABCD的高都是2,AB=4。(1)证明PQ⊥平面ABCD;(2)求异面直线AQ与PB所成的角;(3)求点P到平面QAD的距离。-高三数学

题目简介

如图,已知两个正四棱锥P-ABCD与Q-ABCD的高都是2,AB=4。(1)证明PQ⊥平面ABCD;(2)求异面直线AQ与PB所成的角;(3)求点P到平面QAD的距离。-高三数学

题目详情

如图,已知两个正四棱锥P-ABCD与Q-ABCD的高都是2,AB=4。
(1)证明PQ⊥平面ABCD;
(2)求异面直线AQ与PB所成的角;
(3)求点P到平面QAD的距离。
题型:解答题难度:中档来源:湖南省高考真题

答案

解:(1)连结AC、BD,设
由P-ABCD与Q-ABCD都是正四棱锥,
所以PO⊥平面ABCD,QO⊥平面ABCD
从而P、O、Q三点在一条直线上,
所以PQ⊥平面ABCD。
(2)由题设知,ABCD是正方形,
所以AC⊥BD
由(1),QO⊥平面ABCD
故可分别以直线CA、DB、QP为x轴、y轴、z轴建立空间直角坐标系(如图),
由题条件,相关各点的坐标分别是P(0,0,2),A(,0,0),Q(0,0,-2),B(0,,0)
所以
于是
从而异面直线AQ与PB所成的角是
(3)由(2),点D的坐标是(0,-,0),
是平面QAD的一个法向量,

取x=1,得
所以点P到平面QAD的距离

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