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已知ABCD是正方形,PD⊥平面ABCD,PD=AD=2,(1)求证:AC⊥平面PBD;(2)求PC与平面PBD所

来源:学生作业帮 编辑:搜搜考试网作业帮 分类:数学作业 时间:2024/06/28 20:47:46
已知ABCD是正方形,PD⊥平面ABCD,PD=AD=2,(1)求证:AC⊥平面PBD;(2)求PC与平面PBD所
已知ABCD是正方形,PD⊥平面ABCD,PD=AD=2,(1)求证:AC⊥平面PBD;(2)求PC与平面PBD所
(1)证明:∵底面ABCD为正方形,∴AC⊥BD
又∵PD⊥底面ABCD,∴PD⊥AC
又∵BD∩PD=D
∴AC⊥平面PBD
又∵AC⊂平面PAC,
∴平面PAC⊥平面PBD;
(2)分别以DA,DC,DP为x,y,z轴正方向建立空间直角坐标系,
∵PD=AD=1
∴D(0,0,0),A(1,0,0),B(1,1,0)
假设在线段PB上存在一点E使得PC⊥平面ADE
设BE→=λEP→
则E(11+λ,11+λ,λ1+λ)
又∵PC→=(0,1,-1),且PC→⊥AE→
∴PC→•AE→=0,
解得:λ=1,此进E为PD的中点,
又∵PC⊥AD
∴当点E为PB的中点时,PC⊥平面ADE
∵此时平面ADE的法向量为PC→=(0,1,-1),
由(I)知平面BDE的法向量为AC→=(-1,1,0)
则cos<PC→,AC→>=PC→•AC→|PC→|•|AC→|=12
∴<PC→,AC→>=60°
故此时二面角的大小为60°