题目内容
在四棱锥P-OABC中,PO⊥底面OABC,∠OCB=60°,∠AOC=∠ABC=90°,且OP=OC=BC=2.
(1)若D是PC的中点,求证:BD∥平面AOP;
(2)求二面角P-AB-O的余弦值.

(1)若D是PC的中点,求证:BD∥平面AOP;
(2)求二面角P-AB-O的余弦值.
(1)证明:如图,建立空间直角坐标系O-xyz.
连接OB,易知△OBC为等边三角形,
P(0,0,2),C(0,2,0),B(
,1,0),
则D(0,1,1),
=(-
,0,1).
又易知平面AOP的法向量
为
=(0,2,0),
由
•
=-
×0+0×2+1×0=0,
得
⊥
,
又∵BD?平面AOP,
∴BD∥平面AOP
(2)在△OAB中,OB=2,∠AOB=∠ABO=30°,则∠OAB=120°,
由正弦定理,得OA=
,即A(
,0,0),
∴
=(
,1,0),
=(
,1,-2).
设平面PAB的法向量为
=(x,y,z),
由
⇒
,
令x=
,
则y=-1,z=1,
即
=(
,-1,1)
又平面OABC的法向量为
=
=(0,0,2),
∴cos<
,
>=
=
=
.
∴二面角P-AB-O的余弦值为

连接OB,易知△OBC为等边三角形,
P(0,0,2),C(0,2,0),B(
| 3 |
则D(0,1,1),
| BD |
| 3 |
又易知平面AOP的法向量
为
| OC |
由
| BD |
| OC |
| 3 |
得
| BD |
| OC |
又∵BD?平面AOP,
∴BD∥平面AOP
(2)在△OAB中,OB=2,∠AOB=∠ABO=30°,则∠OAB=120°,
由正弦定理,得OA=
2
| ||
| 3 |
2
| ||
| 3 |
∴
| AB |
| ||
| 3 |
| PB |
| 3 |
设平面PAB的法向量为
| m |
由
|
|
令x=
| 3 |
则y=-1,z=1,
即
| m |
| 3 |
又平面OABC的法向量为
| n |
| OP |
∴cos<
| m |
| n |
|
| ||||
|
|
| 2 | ||
|
| ||
| 5 |
∴二面角P-AB-O的余弦值为
| ||
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