题目内容

已知四棱锥P-ABCDPB^AD,侧面PAD为边长等于2的正三角形,底面ABCD为菱形,侧面PAD与底面ABCD所成的二面角为120°

    1)求点P到平面ABCD的距离;

    2)求面APB与面CPB所成二面角的大小.

答案:
解析:

1)作PO^平面ABCD,垂足为点O,连结OBOAODOBAD交于点E,连PE.∵ AD^PB,∴ AD^OB,∵ PA=PD,∴ OA=OD.于是OB平分AD,点EAD的中点,∴ PE^AD

    由此可知ÐPEB为面PAD与面ABCD所成二面角的平面角.∴ ÐPEB=120°

    ÐPEO=60°,由已知可求得PE=

    .即点P到平面ABCD的距离为

    2)取PB中点GPC的中点F,连结EGAGGF

    AG^PBFGBCFG=BC

    AD^PB,∴ BC^PBFG^PB

    ÐAGF是所求二面角的平面角.

    AD^POB,∴ AD^EG

    又∴ PE=BE,∴ EG^PB,且ÐPEG=60°

    RtDPEG中,EGPE×cos60°=

    RtDGAE中,AE=AD=1,于是tanÐGAE=

    ÐAGF=p-ÐGAE

    ∴ 所求二面角大小为p-arctan


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