(2011?通州区一模)如图.四棱锥P-ABCD的底面是矩形,PA⊥底面ABCD.PA=AD=1,AB=2.M,N分别为AB、PC的

2025-05-09 20:38:21
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回答1:

解答:(Ⅰ)证明:如图,
取CD的中点E,连结ME,连结AC,ME∩AC=F,所以F为AC的中点,连结NF,
∵M、E分别为AB、CD的中点,∴ME∥AD,AD?面PAD,
∴ME∥面PAD,F、N分别为AC、PC的中点,∴FN∥PA,PA?面PAD,∴FN∥面PAD.
又ME∩FN=F,∴面MEN∥面PAD.∴MN∥平面PAD; 
(Ⅱ)证明:∵PA⊥底面ABCD,FN∥PA,∴FN⊥底面ABCD,则FN⊥CD,又CD⊥ME,
∴CD⊥面MEN,∴CD⊥MN.
在Rt△PAM和Rt△MBC中,由勾股定理可得PM=MC,又N是PC的中点,∴MN⊥PC,
又PC∩CD=C.∴MN⊥平面PCD;
(Ⅲ)解:以A为坐标原点,以AB,AD,AP所在直线分别为x,y,z轴建立空间直角坐标系.
M(

2
2
,0,0),D(0,1,0),N(
2
2
1
2
1
2
)

DM
=(
2
2
,?1,0)
MN
=(0,
1
2
1
2
)

设平面DMN的一个法向量为
m
=(x,y,z)

m
?
DM
=0
m
?
MN
=0
,得
2
2
x?y=0
1
2
y+
1
2
z=0
,取z=-1,得y=1,x=
2

m
=(
2
,1,?1)

又平面DPA的一个法向量
n
=(1,0,0)

∴平面DMN与平面DPA所成锐二面角的余弦值cosθ=
m
?