(2012?湖北模拟)如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD为菱形,∠BAD=60°,Q为AD的中点,PA=PD=AD=2.(Ⅰ
(2012?湖北模拟)如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD为菱形,∠BAD=60°,Q为AD的中点,PA=PD=AD=2.(Ⅰ)求证:AD⊥平面PQB;(Ⅱ)点M在...
(2012?湖北模拟)如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD为菱形,∠BAD=60°,Q为AD的中点,PA=PD=AD=2.(Ⅰ)求证:AD⊥平面PQB;(Ⅱ)点M在线段PC上,PM=tPC,试确定t的值,使PA∥平面MQB;(Ⅲ)若PA∥平面MQB,平面PAD⊥平面ABCD,求二面角M-BQ-C的大小.
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(Ⅰ)证明:连接BD.
因为四边形ABCD为菱形,∠BAD=60°,所以△ABD为正三角形.
又Q为AD中点,所以AD⊥BQ.
因为PA=PD,Q为AD的中点,所以AD⊥PQ.
又BQ∩PQ=Q,所以AD⊥平面PQB.
(Ⅱ)解:当t=
时,PA∥平面MQB.
下面证明:连接AC交BQ于N,连接MN.
因为AQ∥BC,所以
=
=
.
因为PA∥平面MQB,PA?平面PAC,平面MQB∩平面PAC=MN,
所以MN∥PA,
所以
=
=
,所以PM=
PC,即t=
. (9分)
(Ⅲ)解:因为PQ⊥AD,平面PAD⊥平面ABCD,交线为AD,所以PQ⊥平面ABCD.
以Q为坐标原点,分别以QA,QB,QP所在的直线为x,y,z轴,建立如图所示的空间直角坐标系Q-xyz.
由PA=PD=AD=2,则有A(1,0,0),B(0,
,0),P(0,0,
).
设平面MQB的法向量为
=(x,y,z),由
=(1,0,?
),
因为四边形ABCD为菱形,∠BAD=60°,所以△ABD为正三角形.
又Q为AD中点,所以AD⊥BQ.
因为PA=PD,Q为AD的中点,所以AD⊥PQ.
又BQ∩PQ=Q,所以AD⊥平面PQB.
(Ⅱ)解:当t=
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下面证明:连接AC交BQ于N,连接MN.
因为AQ∥BC,所以
AN |
NC |
AQ |
BC |
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2 |
因为PA∥平面MQB,PA?平面PAC,平面MQB∩平面PAC=MN,
所以MN∥PA,
所以
PM |
MC |
AN |
NC |
1 |
2 |
1 |
3 |
1 |
3 |
(Ⅲ)解:因为PQ⊥AD,平面PAD⊥平面ABCD,交线为AD,所以PQ⊥平面ABCD.
以Q为坐标原点,分别以QA,QB,QP所在的直线为x,y,z轴,建立如图所示的空间直角坐标系Q-xyz.
由PA=PD=AD=2,则有A(1,0,0),B(0,
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设平面MQB的法向量为
n |
PA |
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