题目内容

已知四棱锥P-ABCD的底面为直角梯形,AB∥DC,∠DAB=90°,PA⊥底面ABCD,且,AB=1,M是PB的中点.
(Ⅰ)证明:面PAD⊥面PCD;
(Ⅱ)求AC与PB的夹角的余弦值;
(Ⅲ)求面AMC与面BMC夹角的余弦值.
【答案】分析:建立空间直角坐标系,求出A、B、C、D、P、M,的坐标
(Ⅰ)通过证明AP⊥DC.利用AD⊥DC,证明DC⊥面PAD.然后证明面PAD⊥面PCD;
(Ⅱ)求出与公式yg6d向量,即可利用cos=,求AC与PB的夹角的余弦值;
(Ⅲ)在MC上取一点N(x,y,z),则存在使,求出.说明∠ANM为所求二面角的平面角.利用cos==,即可求面AMC与面BMC夹角的余弦值.
解答:解:以A为坐标原点AD长为单位长度,如图建立空间直角坐标系,则各点坐标为
(Ⅰ)证明:因
所以,所以AP⊥DC.
由题设知AD⊥DC,且AP与AD是平面PAD内的两条相交直线,
由此得DC⊥面PAD.
又DC在面PCD上,故面PAD⊥面PCD.
(Ⅱ)解:因

所以cos==
(Ⅲ)解:在MC上取一点N(x,y,z),则存在使
=(1-x,1-y,y-z),=(1,0,-),
∴x=1-λ,y=1,z=
要使AN⊥MC,只需,即x-z=0,解得
可知当时,N点的坐标(),能使
此时
得AN⊥MC,BN⊥MC,
所以∠ANM为所求二面角的平面角.

∴cos==
所以所求面AMC与面BMC夹角的余弦值为
点评:本题考查平面与平面垂直,直线与直线所成的角,平面与平面的二面角的求法,考查空间想象能力,计算能力.
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