如图,在四棱锥P-ABCD中,PA⊥底面ABCD,底面为直角梯形,∠BAD=90°,BC∥AD且AD=2,AB=BC=1,PA=λ(λ
如图,在四棱锥P-ABCD中,PA⊥底面ABCD,底面为直角梯形,∠BAD=90°,BC∥AD且AD=2,AB=BC=1,PA=λ(λ>0).(Ⅰ)设M为PD的中点,求证...
如图,在四棱锥P-ABCD中,PA⊥底面ABCD,底面为直角梯形,∠BAD=90°,BC∥AD且AD=2,AB=BC=1,PA=λ(λ>0).(Ⅰ)设M为PD的中点,求证:CM∥平面PAB;(Ⅱ)若二面角B-PC-D的大小为150°,求此四棱锥的体积.
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解法一:(Ⅰ)证明:取PA的中点N,连接BN、NM,
在△PAD中,MN∥AD,且MN=
AD=1;
又BC∥AD,且BC=
AD=1,
所以MN
BC,即四边形BCMN为平行四边形,CM∥BN.
又CM?平面PAB,BN?平面PAB,故CM∥平面PAB.…(5分)
(Ⅱ)如图,连接AC,则二面角B-PC-D的大小等于二面角B-PC-A的大小与二面角D-PC-A的大小的和.
由AC=CD=
, AD=2,知DC⊥AC,又DC⊥PA,所以DC⊥平面PAC,即平面PDC⊥平面PAC,
所以二面角D-PC-A的大小为90°.
于是二面角B-PC-A的大小为60°,
过B作BE⊥AC于E,过E作EF⊥PC于F,连接BF,
由PA⊥面ABC,BE?面ABC,∴PA⊥BE.
又BE⊥AC,AC∩AP=A,∴BE⊥面PAC.
又PC?面PAC,∴BE⊥PC.
∵EF⊥PC,EF∩BE=E,∴PC⊥面BEF,
∵BF?面BEF,∴BF⊥PC
即∠EFB为二面角B-PC-A的平面角.…(9分)
在Rt△ABC中,BE=
,又易知△PBC为Rt△,且BF=
=
,
∴sin∠EFB=
在△PAD中,MN∥AD,且MN=
1 |
2 |
又BC∥AD,且BC=
1 |
2 |
所以MN
|
又CM?平面PAB,BN?平面PAB,故CM∥平面PAB.…(5分)
(Ⅱ)如图,连接AC,则二面角B-PC-D的大小等于二面角B-PC-A的大小与二面角D-PC-A的大小的和.
由AC=CD=
2 |
所以二面角D-PC-A的大小为90°.
于是二面角B-PC-A的大小为60°,
过B作BE⊥AC于E,过E作EF⊥PC于F,连接BF,
由PA⊥面ABC,BE?面ABC,∴PA⊥BE.
又BE⊥AC,AC∩AP=A,∴BE⊥面PAC.
又PC?面PAC,∴BE⊥PC.
∵EF⊥PC,EF∩BE=E,∴PC⊥面BEF,
∵BF?面BEF,∴BF⊥PC
即∠EFB为二面角B-PC-A的平面角.…(9分)
在Rt△ABC中,BE=
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2 |
PB?BC |
PC |
| ||
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∴sin∠EFB=
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