如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是矩形,PA⊥平面ABCD,PA=AD=2,AB=1,BM⊥PD于点M.(1)求四棱锥P-A
如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是矩形,PA⊥平面ABCD,PA=AD=2,AB=1,BM⊥PD于点M.(1)求四棱锥P-ABCD的体积;(2)求证:AM⊥PD...
如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是矩形,PA⊥平面ABCD,PA=AD=2,AB=1,BM⊥PD于点M.(1)求四棱锥P-ABCD的体积;(2)求证:AM⊥PD;(3)求直线CD与平面ACM所成的角的余弦值.
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(1)解:四棱锥P-ABCD的体积VP?ABCD=
sh=
×PA×AB×AD=
×2×2×1=
…(2分)
(2)证明:∵AB⊥AD,AD∩PA=A,AD?平面PAD,PA?平面PAD,
∴AB⊥平面PAD.
∵PD?平面PAD,
∴AB⊥PD,…(5分)
∵BM⊥PD,AB∩BM=B,AB?平面ABM,BM?平面ABM,
∴PD⊥平面ABM.
∵AM?平面ABM,
∴AM⊥PD.…(7分)
(2)解法1:由(1)知,AM⊥PD,又PA=AD,则M是PD的中点,
在Rt△PAD中,得AM=
,在Rt△CDM中,得MC=
=
,
∴S△ACM=
AM?MC=
.
设点D到平面ACM的距离为h,由VD-ACM=VM-ACD,…(8分)
得
S△ACM?h=
S△ACD?
PA.
解得h=
,…(10分)
设直线CD与平面ACM所成的角为θ,则sinθ=
=
1 |
3 |
1 |
3 |
1 |
3 |
4 |
3 |
(2)证明:∵AB⊥AD,AD∩PA=A,AD?平面PAD,PA?平面PAD,
∴AB⊥平面PAD.
∵PD?平面PAD,
∴AB⊥PD,…(5分)
∵BM⊥PD,AB∩BM=B,AB?平面ABM,BM?平面ABM,
∴PD⊥平面ABM.
∵AM?平面ABM,
∴AM⊥PD.…(7分)
(2)解法1:由(1)知,AM⊥PD,又PA=AD,则M是PD的中点,
在Rt△PAD中,得AM=
2 |
MD2+DC2 |
3 |
∴S△ACM=
1 |
2 |
| ||
2 |
设点D到平面ACM的距离为h,由VD-ACM=VM-ACD,…(8分)
得
1 |
3 |
1 |
3 |
1 |
2 |
解得h=
| ||
3 |
设直线CD与平面ACM所成的角为θ,则sinθ=
h |
CD |
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