如图,在四棱锥P-ABCD中,地面ABCD是正方形,侧棱PD⊥底面ABCD,PD=DC,点E是PC的中点.(Ⅰ)求证:PA∥
如图,在四棱锥P-ABCD中,地面ABCD是正方形,侧棱PD⊥底面ABCD,PD=DC,点E是PC的中点.(Ⅰ)求证:PA∥平面EDB;(Ⅱ)求证:DE⊥平面PBC;(Ⅲ...
如图,在四棱锥P-ABCD中,地面ABCD是正方形,侧棱PD⊥底面ABCD,PD=DC,点E是PC的中点.(Ⅰ)求证:PA∥平面EDB;(Ⅱ)求证:DE⊥平面PBC;(Ⅲ)求二面角E-BD-C的平面角的余弦值.
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解答:(Ⅰ)证明:以D为原点,DA为x轴,DC为y轴,建立空间直角坐标系,
连结AC,设AC交BD于点G,
连结EG,依题意得A(1,0,0),P(0,0,1),E(0,
,
),
∵底面ABCD是正方形,∴G是正方形ABCD的中点,∴G(
,
,0),
∴
=(1,0,?1),
=(
,0,?
),
∴
=2
,即PA∥EG,
∵EG?平面EDB,PA不包含于平面EDB,
∴PA∥平面EDB.
(Ⅱ)证明:依题意B(1,1,0),C(0,1,0),
=(?1,0,0),
=(0,1,?1),
又
=(0,
,
),
∴
?
=0,
?
=0+
?
=0,
∴BC⊥DE,PC⊥DE,
又BC∩PC=C,∴DE⊥平面PBC.
(Ⅲ)解:设平面EDB的法向量
=(x,y,z),
=(0,
,
),
=(1,1,0),
∴
,
取x=1,得
连结AC,设AC交BD于点G,
连结EG,依题意得A(1,0,0),P(0,0,1),E(0,
1 |
2 |
1 |
2 |
∵底面ABCD是正方形,∴G是正方形ABCD的中点,∴G(
1 |
2 |
1 |
2 |
∴
PA |
EG |
1 |
2 |
1 |
2 |
∴
PA |
EG |
∵EG?平面EDB,PA不包含于平面EDB,
∴PA∥平面EDB.
(Ⅱ)证明:依题意B(1,1,0),C(0,1,0),
BC |
PC |
又
DE |
1 |
2 |
1 |
2 |
∴
BC |
DE |
PC |
DE |
1 |
2 |
1 |
2 |
∴BC⊥DE,PC⊥DE,
又BC∩PC=C,∴DE⊥平面PBC.
(Ⅲ)解:设平面EDB的法向量
n |
DE |
1 |
2 |
1 |
2 |
DB |
∴
|
取x=1,得
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