题目内容

(本小题满分12分)

如图,已知四棱锥P—ABCD的底面是直角梯形,,AB=BC=PB=PC=2CD=2,侧面底面ABCD,O是BC中点,AO交BD于E.

(1)求证:(2)求二面角的大小;

(3)求证:平面平面PAB.

                  …


解析:

方法一:(I)证明:,又平面平面ABCD,平面平面ABCD=BC,平面ABCD     ……2分

    在梯形ABCD中,可得

    ,即

    在平面ABCD内的射影为AO,                  ……4分

    (II)解:,且平面平面ABCD

    平面PBC,                                    平面PBC,

    为二面角P—DC—B的平面角                                 ……6分

    是等边三角形即二面角P—DC—B的大小为 …8分

 (III)证明:取PB的中点N,连结CN, ①

    ,且平面平面ABCD,平面PBC  ……10分

    平面PAB    平面平面PAB  ②

     由①、②知平面PAB…………..10分

连结DM、MN,则由MN//AB//CD,

得四边形MNCD为平行四边形,平面PAB.

平面PAD    平面平面PAB ……………….12分

方法二:取BC的中点O,因为是等边三角形,

    由侧面底面ABCD    得底面ABCD ……1分

以BC中点O为原点,以BC所在直线为x轴,过点O与AB平行的直线为y轴,建立如图所示的空间直角坐标系O—xyz……2分

(I)证明:,则在直角梯形中,

    在等边三角形PBC中,……3分

   

     

    ,即…4分

 (II)解:取PC中点N,则

   

    平面PDC,显然,且平面ABCD

    所夹角等于所求二面角的平面角                         ……6分

   

 二面角的大小为 ……8分

(III)证明:取PA的中点M,连结DM,则M的坐标为

    又                                   ……10分

   

平面PAB,平面平面PAB                         ……12分

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