题目内容
如图,四棱锥P-ABCD是底面边长为1的正方形,PD⊥BC,PD=1,PC=
.
(Ⅰ)求证:PD⊥面ABCD;
(Ⅱ)求二面角A-PB-D的大小.

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(Ⅰ)求证:PD⊥面ABCD;
(Ⅱ)求二面角A-PB-D的大小.
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解;(Ⅰ)证明:∵PD=DC=1,PC=
,
∴△PDC是直角三角形,即PD⊥CD,…(2分)
又∵PD⊥BC,BC∩CD=C,
∴PD⊥面ABCD…(7分)
(Ⅱ)连接BD,设BD交AC于点O,
过O作OE⊥PB于点E,连接AE,
∵PD⊥面ABCD,∴AO⊥PD,
又∵AO⊥BD,∴AO⊥面PDB.
∴AO⊥PB,
又∵OE⊥PB,OE∩AO=O,
∴PB⊥平面AEO,从而PB⊥EO,
故∠AEO就是二面角A-PB-D的平面角.…(10分)
∵PD⊥面ABCD,∴PD⊥BD,
∴在Rt△PDB中,PB=
=
=
,
又∵
=
,∴OE=
,…(12分)
tan∠AEO=
=
=
,∴∠AEO=60°.
故二面角A-PB-D的大小为60°.…(15分)
2 |
∴△PDC是直角三角形,即PD⊥CD,…(2分)
又∵PD⊥BC,BC∩CD=C,
∴PD⊥面ABCD…(7分)
(Ⅱ)连接BD,设BD交AC于点O,
过O作OE⊥PB于点E,连接AE,
∵PD⊥面ABCD,∴AO⊥PD,
又∵AO⊥BD,∴AO⊥面PDB.
∴AO⊥PB,
又∵OE⊥PB,OE∩AO=O,
∴PB⊥平面AEO,从而PB⊥EO,
故∠AEO就是二面角A-PB-D的平面角.…(10分)
∵PD⊥面ABCD,∴PD⊥BD,
∴在Rt△PDB中,PB=
PD2+BD2 |
1+2 |
3 |
又∵
OE |
PD |
OB |
PB |
| ||
6 |
tan∠AEO=
AO |
OE |
| ||||
|
3 |
故二面角A-PB-D的大小为60°.…(15分)

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