已知四棱锥P-ABCD的底面为直角梯形,∠ADC=∠DCB=π2,AD=1,BC=3,PC=CD=2,PC⊥平面ABCD,E是线段AB的

2025-05-06 21:18:28
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(I)取CD中点F,连接EF,
EF⊥CD,EF=

1
2
(AD+BC)=2
∵AD=DF=1,CD=EF=2,∠CDA=∠EFD=90°
∴△CDA≌△EFD∴∠DAC=∠FDE
∵∠EDA+∠FDE=90°∴∠EDA+∠DAC=90°∴DE⊥AC(4分)
∵PC⊥平面ABCD,∴PC⊥DE∴DE⊥平面PAC(6分)
(II)以点C为坐标原点,分别以CD,CB,CP为x轴,y轴,z轴建立空间直角坐标系Oxyz,
则C(0,0,0),D(2,0,0),B(0,3,0),P(0,0,2),A(2,1,0),E(1,2,0)
∵DE⊥平面PAC∴平面PAC的一个法向量为
DE
=(?1,2,0)
(8分)
设平面PAB的一个法向量为
n
=(x,y,z)

PA
=(2,1,?2),
PB
=(0,3,?2)

2x+y?2z=0
3y?2z=0

不妨令x=1,则y=1,z=
3
2

n
=(1,1,
3
2
)
(10分)
cos<
DE
n
>=
(?1)?1+2?1+0?
3
2
5
?
17
2
2
85
85

∴二面角B-PA-C的大小为arccos
2
85
85
.
(12分)