题目内容

(本小题满分12分)

    如图,已知四棱锥PABCD的底面是直角梯形,∠ABC=∠BCD =90oABBCPBPC=2CD=2,侧面PBC⊥底面ABCDOBC的中点,AOBDE.

   (1)求证:PABD

   (2)求二面角PDCB的大小.

本小题考查空间里的线线、线面垂直关系,二面角的求法以及空间想象能力.

解法一:(1)证明:∵PB=PCOBC的中点,

POBC.

又∵平面PBC⊥平面ABCD

平面PBC∩平面ABCD=BC

PO⊥平面ABCD.在梯形ABCD中,

可得Rt△ABO≌Rt△BCD.

∴∠BEO=∠OAB+∠DBA=∠DBC+∠DBA=90o

AOBD.

PA在平面ABCD内的射影为AO,∴PABD…………………………6分

(2)解:∵DCBC,且平面PBC⊥平面ABCD

DC⊥平面PBC.

PC平面PBC,∴DCPC.

∴∠PCB为二面角PDCB的平面角.

PCB是等边三角形,

∴∠PCB=60o,即面角PDCB的大小为60o……………………12分

   解法二:(1)因为PBC是等边三角形,OBC的中点,

由侧面PBC⊥底面ABCDPO⊥底面ABCD.

BC中点O为原点,以BC所在直线为x轴,

过点与AB平行的直线为y轴,建立如图所示的

空间直角坐标系Oxyz.

(1)证明:在直角梯形中,AB=BC=2. 

CD=1,在等边三角形中PBC中,PO=.

A(1,-2,0),B(1,0,0),D(-1,-1,0),P(0,0,).

=(-2,-1,0),=(1,-2,-).

·=(-2)×1+(-1)×(-2)+0×(-)=0,

,即PABD………………………………………………6分

(2)解:取PC的中点N,则N(-,0,).于是=(-,0,).

C(-1,0,0),∴=(0,1,0),=(1,0,),

·=(-)×1+0×0+×=0

⊥平面PDC.显然=(0,0,),且⊥平面ABCD.

所夹角等于所求二面角的平面角.

·=(-)×0+0×0+×=

||=,||=,∴cos<>=.

∴二面角PDCB的大小为60o…………………………………………12分

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