题目内容
(本小题满分12分)
如图,在四棱锥P-ABCD中,
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/201408231157278462148.gif)
底面ABCD为直角梯形,且AB//CD,AB⊥AD,AD=CD=2AB=2.
侧面
为正三角形,且平面PAD⊥平面ABCD.网
(1)若M为PC上一动点,则M在何位置时,PC⊥平面MDB?并加已证明;(2)若G为
的重心,求二面角G-BD-C大小.![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823115727784332.jpg)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823115727784332.jpg)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/201408231157278462148.gif)
底面ABCD为直角梯形,且AB//CD,AB⊥AD,AD=CD=2AB=2.
侧面
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823115727877405.gif)
(1)若M为PC上一动点,则M在何位置时,PC⊥平面MDB?并加已证明;(2)若G为
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823115727893302.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823115727784332.jpg)
(1)
(2)![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823115728064318.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823115728033254.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823115728064318.gif)
解:(1)当M为PC的中点时,PC⊥平面MDB.------------------1分
事实上,连BM,DM,取AD的中点N,连NB,NP.
因为
,且平面PAD
平面ABCD,所以PN⊥平面ABCD.
在
中,
,所以
,又![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823115728330321.gif)
所以
,又
,
平面MDB,
而PD=DC=2,所以
,所以
平面MDB------------------6分
(2)易知G在中线BM上,过M作
于F,连CF,
因为
平面MDB,所以
,
故
是二面角G—BD—C的平面角 ------------------9分
在
中,
,所以
,又![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823115728766450.gif)
所以
,故二面角G—BD—C的大小为
----12分
事实上,连BM,DM,取AD的中点N,连NB,NP.
因为
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823115728080435.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823115728111108.gif)
在
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823115728127466.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823115728220581.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823115728314320.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823115728330321.gif)
所以
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823115728345447.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823115728361581.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823115728376498.gif)
而PD=DC=2,所以
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823115728392461.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823115728423256.gif)
(2)易知G在中线BM上,过M作
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823115728454452.gif)
因为
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823115728423256.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823115728486325.gif)
故
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823115728517415.gif)
在
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823115728564457.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823115728626590.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823115728642396.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823115728766450.gif)
所以
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823115728782680.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823115728798563.gif)
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