如图,在四棱锥P-ABCD中,PA⊥AD,AB∥CD,CD⊥AD,AD=CD=2AB=2,E,F分别为PC,CD的中点,DE=EC.(1)

2025-05-17 02:36:57
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解答:证明:如图,

(1)∵AB∥CD,CD⊥AD,AD=CD=2AB=2,F为CD的中点,
∴ABFD为矩形,AB⊥BF.
∵DE=EC,∴DC⊥EF,又AB∥CD,∴AB⊥EF
∵BF∩EF=F,∴AB⊥面BEF,又AE?面ABE,
∴平面ABE⊥平面BEF.
(2)解:∵DE=EC,∴DC⊥EF,又PD∥EF,AB∥CD,∴AB⊥PD
又AB⊥PD,所以AB⊥面PAD,AB⊥PA.
以AB所在直线为x轴,AD所在直线为y轴,AP所在直线为z轴建立空间坐标系,
则B(1,0,0),D(0,2,0),P(0,0,a),C(2,2,0),E(1,1,

a
2

BD
=(?1,2,0),
BE
=(0,1,
a
2
)

平面BCD的法向量
n1
=(0,0,1)

设平面EBD的法向量为
n2
=(x,y,z)

n2
BD
n2
BE
?
n2
?
BD
=0
n2
?
BE
=0
,即
?x+2y=0
y+
az
2
=0
,取y=1,得x=2,z=?
2
a

n2
=(2,1,?
2
a
)

所以cosθ=
2
a
4+1+
4
a2
2