(2012?济宁一模)如图,已知四棱锥P-ABCD,底面ABCD为菱形,PA⊥平面ABCD,∠ABC=60°,E、F分别是BC,P
(2012?济宁一模)如图,已知四棱锥P-ABCD,底面ABCD为菱形,PA⊥平面ABCD,∠ABC=60°,E、F分别是BC,PC的中点,AB=2,AP=2.(I)求证...
(2012?济宁一模)如图,已知四棱锥P-ABCD,底面ABCD为菱形,PA⊥平面ABCD,∠ABC=60°,E、F分别是BC,PC的中点,AB=2,AP=2.(I)求证:AE⊥PD;(II)求二面角E-AF-C的余弦值.
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(1)证明:∵四边形ABCD为棱形,∠ABC=60°,
∴△ABC是等边三角形,
∵E是BC的中点,∴AE⊥BC,
又∵BC∥AD,∴AE⊥AD,
∵PA⊥平面ABCD,AE?平面ABCD,∴PA⊥AE,
∵PA?平面PAD,AD?平面PAD,且PA∩AD=A,
∴AE⊥平面PAD,
又∵PD?平面PAD,∴AE⊥PD.
(Ⅱ)由(Ⅰ)知AE,AD,AP两两垂直,以A为坐标原点,建立如图所示的空间直角坐标系,
又E,F分别为BC,PC的中点,设AB=BC=CD=DA=2,所以AE=
,
∵PA=2,
∴A(0,0,0),B(
,-1,0),C(
,1,0),D(0,2,0),P(0,0,2),E(
,0,0),F(
,
,1),
∴
=(
,0,0),
∴△ABC是等边三角形,
∵E是BC的中点,∴AE⊥BC,
又∵BC∥AD,∴AE⊥AD,
∵PA⊥平面ABCD,AE?平面ABCD,∴PA⊥AE,
∵PA?平面PAD,AD?平面PAD,且PA∩AD=A,
∴AE⊥平面PAD,
又∵PD?平面PAD,∴AE⊥PD.
(Ⅱ)由(Ⅰ)知AE,AD,AP两两垂直,以A为坐标原点,建立如图所示的空间直角坐标系,
又E,F分别为BC,PC的中点,设AB=BC=CD=DA=2,所以AE=
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∵PA=2,
∴A(0,0,0),B(
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