题目内容
(本小题满分12分)
如图,已知四棱锥P—ABCD的底面是直角梯形,
,AB=BC=PB=PC=2CD=2,侧面
底面ABCD,O是BC中点,AO交BD于E.
(1)求证:
;
(2)求二面角
的大小;
(3)求证:平面
平面PAB.
…
解析:
方法一:(I)证明:
,又
平面
平面ABCD,平面
平面ABCD=BC,
平面ABCD ……2分
在梯形ABCD中,可得![]()
,即![]()
在平面ABCD内的射影为AO,
……4分
(II)解:
,且平面
平面ABCD
平面PBC,
平面PBC,![]()
为二面角P—DC—B的平面角 ……6分
是等边三角形
即二面角P—DC—B的大小为
…8分
(III)证明:取PB的中点N,连结CN,
①
,且平面
平面ABCD,
平面PBC ……10分
平面PAB
平面
平面PAB ②
由①、②知
平面PAB…………..10分
连结DM、MN,则由MN//AB//CD,
,
得四边形MNCD为平行四边形,
,
平面PAB.
平面PAD
平面
平面PAB ……………….12分
方法二:取BC的中点O,因为
是等边三角形,
由侧面
底面ABCD 得
底面ABCD ……1分
以BC中点O为原点,以BC所在直线为x轴,过点O与AB平行的直线为y轴,建立如图所示的空间直角坐标系O—xyz……2分
![]()
(I)证明:
,则在直角梯形中,![]()
在等边三角形PBC中,
……3分
![]()
![]()
,即
…4分
(II)解:取PC中点N,则![]()
![]()
平面PDC,显然
,且
平面ABCD
所夹角等于所求二面角的平面角 ……6分
![]()
,
二面角
的大小为
……8分
(III)证明:取PA的中点M,连结DM,则M的坐标为![]()
又
……10分
,![]()
即![]()
平面PAB,
平面
平面PAB ……12分