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如图.在四棱锥P-ABCD中.平面PAD⊥平面ABCD.AB∥DC.△PAD是等边三角形.已知BD=2AD=8.AB=2DC=4.(Ⅰ)设M是PC上的一点.证明:平面MBD⊥平面PAD,(Ⅱ)求二面角

编辑:chaxungu时间:2026-04-27 16:17:40分类:高中数学题库

如图,在四棱锥P-ABCD中,平面PAD⊥平面ABCD,AB∥DC,△PAD是等边三角形,已知BD=2AD=8,AB=2DC=4数学公式
(Ⅰ)设M是PC上的一点,证明:平面MBD⊥平面PAD;
(Ⅱ)求二面角A-PB-D的余弦值.在线课程(Ⅰ)证明:在△ABD中,
由于AD=4,BD=8,AB=4,所以AD2+BD2=AB2,所以AD⊥BD.
又平面PAD⊥平面ABCD,平面PAD∩平面ABCD=AD,BD?平面ABCD,
所以BD⊥平面PAD,
又BD?平面MBD,
故平面MBD⊥平面PAD
(Ⅱ)建立如图所示的空间直角坐标系,则D(0,0,0),A(4,0,0),P(2,0,2),B(0,8,0)

设平面PAB的法向量为
可得,取
同理可得平面PBD的法向量为
∴cos==
∴二面角A-PB-D的余弦值为
分析:(I)欲证平面MBD⊥平面PAD,根据面面垂直的判定定理可知在平面MBD内一直线与平面PAD垂直,而根据平面PAD与平面ABCD垂直的性质定理可知BD⊥平面PAD;
(Ⅱ)建立空间直角坐标系,求出平面PAB的法向量,平面PBD的法向量为,利用向量的数量积公式,可求二面角A-PB-D的余弦值.
点评:本题主要考查平面与平面垂直的判定,考查空间角解题的关键是掌握面面垂直的判定,正确运用向量法求解空间角.