题目内容

【题目】如图,四棱锥P-ABCD的底面是平行四边形,PD⊥AB,O是AD的中点,BO=CO.

(1)求证:AB⊥平面PAD;

(2)若AD=2AB=4, PA=PD,点M在侧棱PD上,且PD=3MD,二面角P-BC-D的大小为,求直线BP与平面MAC所成角的正弦值.

【答案】(1)详见解析;(2);

【解析】

(1)设N是BC的中点,可得,所以,可得平面;

(2)由二面角的定义找到二面角的平面角,得到,建系求得平面的一个法向量及直线的向量,利用公式可求得直线BP与平面MAC所成角的正弦值.

(1)在平行四边形ABCD中,设N是BC的中点,连接ON,因为O是AD的中点,所以,

又因为,得,所以,

平行四边形ABCD中,,则,又且平面平面,

故平面.

(2)由(1)知平面,又平面,于是平面平面,

连接,由,可得,

则,又,所以平面,得,故二面角的平面角为,

所以,以O为原点,以为x,y,z轴,建立空间直角坐标系,则,

由,可知,则,

设平面MAC的一个法向量为,由,即,令,得,

所以,

设直线BP与平面MAC所成的角为,

所以,

所以直线BP与平面MAC所成角的正弦值为.

故得解.

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