题目内容

8.如图所示,四棱锥P-ABCD中,AB⊥AD,AD⊥DC,PA⊥底面ABCD,PA=AD=AB=$\frac{1}{2}$CD=1,M为PB的中点.
(1)试在CD上确定一点N,使得MN∥平面PAD;
(2)点N在满足(1)的条件下,求直线MN与平面PAB所成角的正弦值.

分析 (1)CN=$\frac{1}{3}$ND,MN∥平面PAD,过M作ME∥AB交PA于E,连接DE,证明MN∥DE即可;
(2)利用MN∥DE,考的直线MN与平面PAB所成角等于直线DE与平面PAB所成角.解△AED即可.

解答 (1)证明:CN=$\frac{1}{3}$ND,MN∥平面PAD.
过M作ME∥AB交PA于E,连接DE.
∵CN=$\frac{1}{3}$ND,
∴CN=$\frac{1}{4}$CD=$\frac{1}{2}$AB=EM.
又EM∥DC∥AB,∴EM∥DN,且EM=DN
∴DEMN为平行四边形,
∴MN∥DE,
又DE?平面PAD,MN?平面PAD,
∴MN∥平面PAD.
(2)解:∵MN∥DE
∴直线MN与平面PAB所成角等于直线DE与平面PAB所成角
∵PA⊥底面ABCD,
∴PA⊥AD,
∵AB⊥AD,PA∩AB=A,
∴AD⊥平面PAB,
∴∠AED为直线DE与平面PAB所成角.
∵AE=$\frac{1}{2}$,AD=1,
∴DE=$\frac{\sqrt{5}}{2}$,
∴sin∠AED=$\frac{1}{\frac{\sqrt{5}}{2}}$=$\frac{2\sqrt{5}}{5}$.
∴直线MN与平面PAB所成角的正弦值为$\frac{2\sqrt{5}}{5}$.

点评 本题考查线面平行,线面角,考查学生分析解决问题的能力,正确运用线面平行的判定是关键.

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