题目内容

【题目】已知四棱锥P - ABCD的底面为直角梯形,ABDC,∠DAB=90°,PA底面ABCD,且PA=AD=DC

(1)证明平面PAD平面PCD;

(2)求ACPB所成角的余弦值;

(3)求平面AMC与平面BMC所成二面角的余弦值.

【答案】(1)见解析.

(2).

(3) -.

【解析】分析A为坐标原点,AD长为单位长度,建立空间直角坐标系.

(1)求出计算=0,推出APDC然后证明DCPAD即可证明面PADPCD

(2)利用空间向量的数量积,求AC与PB所成角的余弦值

(3)MCN(x,y,z),λ∈R,说明ANB为所求二面角的平面角求出,计算,即可取得结果.

详解: (1)因为PAAD,PAAB,ADAB,所以可以以A为坐标原点,AD长为单位长度,建立空间直角坐标系.

如图,则各点坐标为A(0,0,0),B(0,2,0),C(1,1,0),D(1,0,0),P(0,0,1),M.

=(0,0,1),=(0,1,0),=0,

APDC.

又由题设知:ADDC,且APAD是平面PAD内的两条相交直线,由此得DCPAD.

DC在面PCD内,故面PADPCD.

=(1,1,0),=(0,2,-1),

||=,||=,=2,

∴cos<,>==.

ACPB.

MCN(x,y,z),λ∈R,,

=(1-x,1-y,-z),=,

x=1,y=1,z=λ.

要使ANMC,只=0,x-z=0,

解得λ=.可知λ=,N点坐标,

=0.

此时,=,=,

=0.

=0,=0,ANMC,BNMC.

∴∠ANB为所求二面角的平面角.

||=,||=,=-,

∴cos<,>==-.

故所求的二面角的余弦值为-.

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