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如图,四棱锥P-ABCD中,∠ABC=∠BAD=90°,BC=2AD,△PAB与△PAD都是等边三角形.

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:2024/04/29 11:04:02
如图,四棱锥P-ABCD中,∠ABC=∠BAD=90°,BC=2AD,△PAB与△PAD都是等边三角形.
(I)证明:PB⊥CD;
(II)求二面角A-PD-C的大小.

跪求用建立空间直角坐标系做,感激不尽啊~
(I)取BC的中点E,连接DE,可得四边形ABED是正方形
过点P作PO⊥平面ABCD,垂足为O,连接OA、OB、OD、OE
∵△PAB与△PAD都是等边三角形,
∴PA=PB=PD,可得OA=OB=OD
因此,O是正方形ABED的对角线的交点,可得OE⊥OB
∵PO⊥平面ABCD,得直线OB是直线PB在内的射影,∴OE⊥PB
∵△BCD中,E、O分别为BC、BD的中点,
∴OE∥CD,可得PB⊥CD;
(II)由(I)知CD⊥PO,CD⊥PB
∵PO、PB是平面PBD内的相交直线,∴CD⊥平面PBD
∵PD⊂平面PBD,∴CD⊥PD
取PD的中点F,PC的中点G,连接FG,
则FG为△PCD有中位线,∴FG∥CD,可得FG⊥PD
连接AF,由△PAD是等边三角形可得AF⊥PD,
∴∠AFG为二面角A-PD-C的平面角
连接AG、EG,则EG∥PB
∵PB⊥OE,∴EG⊥OE,
设AB=2,则AE=2AE=2根号2,EG=
12
PB=1,故AG=
AE2+EG2
=3
2
,EG=
12
PB=1,故AG=
AE2+EG2
=3
在△AFG中,FG=
12
CD=2
,AF=3
,AG=3
∴cos∠AFG=2+3-92×2×3
=-63
,得∠AFG=π-arccos63
,
即二面角A-PD-C的平面角大小是π-arccos63