题目内容

【题目】如图,在四棱锥P﹣ABCD中,PA⊥底面ABCD,△DAB≌△DCB,E为线段BD上的点,且EA=EB=ED=AB,延长CE交AD于点F.

(1)若G为PD的中点,求证平面PAD⊥平面CGF;

(2)若AD=AP=6,求平面BCP与平面DCP所成锐二面角的余弦值.

【答案】(1)见解析(2).

【解析】

(1)推导出∠BCD=,EF⊥AD,AF=DF,GF⊥平面ABCD,GF⊥AD,从而AD⊥平面CFG,由此能证明平面PAD⊥平面CGF.

(2)以A为原点,AD为x轴,AB为y轴,AP为z轴,建立空间直角坐标系,利用向量法能求出平面BCP与平面DCP所成锐二面角的余弦值.

(1)证明:在△BCD中,EB=ED=EC=BC,∴∠BCD,

∵△DAB≌△DCB,∴△EAB≌△ECB,

∴∠FED=∠FEA=∠AEB,EC=EA,

∴∠FED=∠FEA,ED=EA,∴EF⊥AD,AF=DF,

∵PG=DG,∴FG∥PA,

∵PA⊥平面ABCD,∴GF⊥平面ABCD,∴GF⊥AD,

∵GF∩EF=F,∴AD⊥平面CFG,

∵AD平面PAD,∴平面PAD⊥平面CGF.

(2)解:由(1)知∠BCD,

∵△DAB≌△DCB,∴AB⊥AD,

∵AD=AP=6,,∴AB=2,

以A为原点,AD为x轴,AB为y轴,AP为z轴,建立空间直角坐标系,

P(0,0,6),B(0,2,0),C(3,3,0),D(6,0,0),

(0,2,﹣6),(3,3,﹣6),(6,0,﹣6),

设平面BCP的法向量(x,y,z),

则,取x=1,得(1,,﹣1),

设平面DCP的法向量(x,y,z),

则,取x=1,得(1,,1),

设平面BCP与平面DCP所成锐二面角的平面角为θ,

则cosθ.

∴平面BCP与平面DCP所成锐二面角的余弦值为.

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