题目内容

(2007天津,19)如下图,在四棱锥P—ABCD中,PA⊥底面ABCD,AB⊥AD,AC⊥CD,∠ABC=60°,PA=AB=BC,E是PC的中点.

(1)证明CD⊥AE;

(2)证明PD⊥平面ABE;

(3)求二面角A-PD-C的大小.

答案:略
解析:

解析:(1)在四棱锥P-ABCD中,因PA⊥底面ABCD,CD平面ABCD,故PA⊥CD.

∵AC⊥CD,PA∩AC=A,∴CD⊥平面PAC.而AE平面PAC,∴CD⊥AE.

(2)由PA=AB=BC,∠ABC=60°,可得AC=PA.∵E是PC的中点,∴AE⊥PC.

由(1)知,AE⊥CD,且PC∩CD=C,所以AE⊥平面PCD.

而PD平面PCD,∴AE⊥PD.

∵PA⊥底面ABCD,PD在底面ABCD内的射影是AD,AB⊥AD,∴AB⊥PD.

又∵AB∩AE=A,综上得PD⊥平面ABE.

(3)过点A作AM⊥PD,垂足为M,连结EM.由(2)知,AE⊥平面PCD,AM在平面PCD内的射影是EM,则EM⊥PD.

因此∠AME是二面角A-PD-C的平面角.

由已知,得∠CAD=30°,设AC=a,可得PA=a,.,.

在Rt△ADP中,∵AM⊥PD,

∴,则

.

在Rt△AEM中,.

所以二面角A-PD-C的大小是.


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