题目内容


如图所示,四棱锥P-ABCD中,底面ABCD为正方形,PD⊥平面ABCD,PD=AB=2,E、F、G分别为PC、PD、BC的中点.

(1)求证:PA⊥EF;

(2)求二面角D-FG-E的余弦值.

 


以D为坐标原点,建立如图所示的空间直角坐标系D-xyz,则D(0,0,0),A(0,2,0),C(-2,0,0),P(0,0,2),E(-1,0,1),F(0,0,1),G(-2,1,0).

(1)证明:由于=(0,2,-2),=(1,0,0),

则·=1×0+0×2+(-2)×0=0,

∴PA⊥EF.

(2)易知=(0,0,1),=(1,0,0),=(-2,1,-1),

设平面DFG的法向量m=(x1,y1,z1),

则

令x1=1,得m=(1,2,0)是平面DFG的一个法向量.

设平面EFG的法向量n=(x2,y2,z2),

同理可得n=(0,1,1)是平面EFG的一个法向量.

∵cos〈m,n〉=

设二面角D-FG-E的平面角为θ,由图可知θ=π-〈m,n〉,∴cosθ=-,

∴二面角D-FG-E的余弦值为-.


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