(2010?浙江模拟)已知四棱锥P-ABCD,底面是边长为1的正方形,侧棱PC长为2,且PC⊥底面ABCD,E是侧棱PC上

2025-05-14 22:21:39
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回答1:

(Ⅰ) 不论点E在何位置,都有BD⊥AE                      …(1分)
证明:连接AC,由该四棱锥的三视图可知,该四棱锥P-ABCD的底面ABCD是正方形
∴BD⊥AC.
∵PC⊥底面ABCD 且BD?平面ABCD,
∴BD⊥PC.…(3分)
又∵AC∩PC=C,
∴BD⊥平面PAC.
∵不论点E在何位置,都有AE?平面PAC,
∴不论点E在何位置,都有BD⊥AE.                …(5分)
(Ⅱ)由该四棱锥的三视图可知,该四棱锥P-ABCD的底面是边长为1的正方形,
侧棱PC⊥底面ABCD,且PC=2.…(7分)
设点C到平面PDB的距离为d,
∵VP-BCD=VC-BPD

1
3
S△BCD?PC=
1
3
S△BPD?dPD=PB=
5
BD=
2

S△BPD=
3
2
S△BCD=
1
2
d=
2
3
---------------------------(10分)
(Ⅲ)以点C为坐标原点,CD所在的直线为x轴建立空间直角坐标系如图示:
则D(1,0,0),A(1,1,0),B(0,1,0),E(0,0,1),
从而
DE
=(-1,0,1),
DA
=(0,1,0),
BA
=(1,0,0),
BE
=(0,-1,1)

设平面ADE和平面ABE的法向量分别为
m
=(a,b,c),
n
=(a′,b′,c′)

由法向量的性质可得:-a+c=0,b=0,a'=0,-b'+c'=0
令c=1,c'=-1,则a=1,b'=-1,
m
=(1,0,1),
n
=(0,-1,-1)

设二面角D-AE-B的平面角为θ,则 cosθ=
m
?
n
|m
|?|
n
|
=-
1
2

θ=
3