题目内容

【题目】如图,PDCE为矩形,ABCD为梯形,平面PDCE⊥平面ABCD,∠BAD=∠ADC=90°,AB=AD=CD=1,PD=.

(1)若M为PA中点,求证:AC∥平面MDE;

(2)求直线PE与平面PBC所成角的正弦值.

(3)在PC上是否存在一点Q,使得平面QAD与平面PBC所成锐二面角的大小为.

【答案】(1)证明见解析(2)(3)存在

【解析】

(1)连结PC,交DE与N,可得N为PC中点,结合已知,可证MN∥AC,即可证明结论;

(2)建立空间直角坐标系,求出坐标,进而求出坐标及平面PBC法向量坐标,根据空间向量的线面角公式,即可求解;

(3)设,求出平面的法向量坐标,按照空间向量的面面角公式,求出,并判断是否满足条件.

(1)连结PC,交DE与N,连结MN,

∵△PAC中,M,N分别为两腰PA,PC的中点,

∴MN∥AC因为MN面MDE,又面MDE,

所以AC∥平面MDE

(2)∵∠ADC=90°,∴AD⊥DC,又AD平面ABCD,

平面PDCE∩平面ABCD,∴AD⊥平面PDCE,

又PD平面PDCE,∴AD⊥PD,以D为空间坐标系的原点,

分别以DA,DC,DP所在直线为x,y,z轴建立空间直角坐标系,

则,,

,设面PBC的法向量,应有即:

令,则,所以,

设PE与PBC所成角的大小为θ,∵,

∴,

直线PE与平面PBC所成角的正弦值.

(3)设则

,设平面QAD的法向量为,即:

则,令,则,所以

∵面PBC的法向量,

平面QAD与平面PBC所成锐二面角的大小为.∴,

整理得,解得或,

∴PC上存在点Q满足条件,Q与P重合,或.

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