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如图,四棱锥P_ABCD的底面是ABCD正方形,PD垂直平面ABCD,E为PB上的点,且2BE=EP(1)证明AC垂直D

来源:学生作业帮 编辑:拍题作业网作业帮 分类:数学作业 时间:2024/04/28 06:37:07
如图,四棱锥P_ABCD的底面是ABCD正方形,PD垂直平面ABCD,E为PB上的点,且2BE=EP(1)证明AC垂直DE(2)若PC=根号2 *BC求二面角E_AC_P的余弦值   请用空间向量的方法解第二题!
(1).证明:∵PD⊥平面ABCD,AC⊂平面ABCD,∴AC⊥PD;连接BD,∵ABCD是正方形,
∴AC⊥BD;故AC⊥平面PDB;DE⊂平面PDB,∴AC⊥DE.
(2).设底面正方形ABCD的两条对角线的交点为O.连接PO,EO;∵PD⊥平面ABCD,PD=PD,
AD=CD,∴RT△PDA≌RT△PDC,∴AP=CP,即△PAC是等腰三角形;O为AC的中点,故PO
⊥AC;又已证AC⊥平面PDB,EO⊂平面PDB,∴EO⊥AC;故∠POE就是二面角E—AC—P的平
面角.
∵PC=√2•BC=√2•CD,∴∠PCD=45°;设PD=CD=1,那么BD=√2;PB²=PD²+BD²=1+2=3;
PE=(2/3)PB=(2/3)√3;PO²=PD²+DO²=1+1/2=3/2;BE=(1/3)PB=(1/3)√3;BO=BD/2=√2/2;
cos∠PBD=BD/PB=√(2/3);
EO²=BO²+BE²-2BO•BEcos∠PBD=1/2+(1/3)-2×(√2/2)×(√3/3)×√(2/3)=1/6;
故cos∠POE=(PO²+EO²-PE²)/(2PO×EO)=(3/2+1/6-4/3)/[2×√(3/2)×√(1/6)]=1/3.