(2011?甘肃一模)如图,四棱锥P-ABCD的底面ABCD为正方形,PD⊥底面ABCD,PD=AD=1.(1)求证:平面PAC⊥

2025-05-12 04:37:41
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(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

BE
EP

则E(
1
1+λ
1
1+λ
λ
1+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
|
=
1
2

∴<
PC
AC
>=60°
故此时二面角的大小为60°