题目内容

【题目】如图,棱锥P—ABCD的底面ABCD是矩形,PA⊥平面ABCD,PA=AD=2,BD=.

(1)求证:BD⊥平面PAC;

(2)求二面角P—CD—B余弦值的大小;

【答案】(1)证明见解析(2)

【解析】

(1)建立空间直角坐标系,再利用向量的数量积运算,证明线线垂直,从而证明线面垂直;

(2)建立空间直角坐标系,求平面的法向量,再利用数量积求向量的夹角即可得解.

解:(1)建立如图所示的直角坐标系,

则A(0,0,0)、D(0,2,0)、P(0,0,2).

在Rt△BAD中,AD=2,BD=,

∴AB=2.∴B(2,0,0)、C(2,2,0),

∴

∵,即BD⊥AP,BD⊥AC,

又AP∩AC=A,

故BD⊥平面PAC.

(2)由(1)得.

设平面PCD的法向量为,则,

即,∴,故平面PCD的法向量可取为,

∵PA⊥平面ABCD,∴为平面ABCD的法向量.

设二面角P—CD—B的大小为,依题意可得,

故二面角P—CD—B余弦值的大小为.

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