题目内容

【题目】如图四棱锥PABCD底面ABCD为梯形PD⊥底面ABCDABCDADCDADAB1BC.

()求证:平面PBD⊥平面PBC

()HCD上一点满足2若直线PC与平面PBD所成的角的正切值为求二面角HPBC的余弦值

【答案】(Ⅰ)见解析;(Ⅱ) .

【解析】试题分析:(Ⅰ)通过勾股定理可得BCBD,利用面面垂直的判定定理即得结论;
(Ⅱ)通过题意以D为原点,DA、DC、DP分别为x、y、z轴建立坐标系,所求二面角的余弦值即为平面HPB的一个法向量与平面PBC的一个法向量的夹角的余弦值,计算即可.

试题解析:

(Ⅰ)证明:由ADCDABCDADAB=1BD

BC,∴CD=2,∴BCBD,因为PD⊥底面ABCD,∴BCPD.

因为PDBDD,所以BC⊥平面PBD,所以平面PBD⊥平面PBC.

(Ⅱ)由(Ⅰ)可知∠BPCPC与底面PBD所成的角.

所以tan∠BPC

所以PBPD=1,又=2CD=2,

可得CHDH.

D点为坐标原点,DADCDP分别xyz轴建立空间坐标系,则B(1,1,0),P(0,0,1),C(0,2,0),H.

设平面HPB的法向量为n=(x1y1z1),

则由n=(1,-3,-2),

设平面PBC的法向量为m=(x2y2z2),

则由m=(1,1,2).

所以cos〈m·n〉==-,所以二面角HPBC余弦值为.

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