题目内容


如图1­3所示,四棱锥P­ABCD中,底面是以O为中心的菱形,PO⊥底面ABCD,AB=2,∠BAD=,M为BC上一点,且BM=,MP⊥AP.

(1)求PO的长;

(2)求二面角A­PM­C的正弦值.

图1­3


解:(1)如图所示,连接AC,BD,因为四边形ABCD为菱形,所以AC∩ BD=O,且AC⊥BD.以O为坐标原点,,,的方向分别为x轴,y轴,z轴的正方向建立空间直角坐标系O ­xyz.

因为∠BAD=,

所以OA=AB·cos=,OB=AB·sin=1,

所以O(0,0,0),A(,0,0),B(0,1,0),C(-,0,0),=(0,1,0),=(-,-1,0).

由BM=,BC=2知,==,

从而=+=,

即M.

设P(0,0,a),a>0,则=(-,0,a),=.因为MP⊥AP,所以·=0,即-+a2=0,所以a=或a=-(舍去),即PO=.

(2)由(1)知,=,=,=.设平面APM的法向量为n1=(x1,y1,z1),平面PMC的法向量为n2=(x2,y2,z2).

由n1·=0, n1·=0,得

故可取n1=.

由n2·=0,n2·=0,得

故可取n2=(1,-,-2).

从而法向量n1,n2的夹角的余弦值为

cos〈n1,n2〉==-,

故所求二面角A­PM­C的正弦值为.


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