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在四棱锥P-ABCD中,ABCD是矩形,PA⊥平面ABCD,M、N分别是AB、PC的中点

(1)求证:MN∥平面PAD;
(2)当MN⊥平面PCD时,求二面角P-CD-B的大小.
人气:115 ℃ 时间:2020-01-29 15:06:43
解答
(1)证明:取CD的中点E,连接ME、NE.
∵M、N分别是AB、PC的中点,
∴NE∥PD,ME∥AD.于是NE∥平面PAD,
ME∥平面PAD.
∴平面MNE∥平面PAD,MN⊂平面MNE.
∴MN∥平面PAD.
(2)设MA=MB=a,BC=b,则MC=
a2+b2

∵N是PC的中点,MN⊥平面PCD,
∴MN⊥PC.于是MP=MC=
a2+b2

∵PA⊥平面ABCD,
∴PA⊥AM,PA=
PM2−AM2
=b.
于是PD=
2
b,EN是△PDC的中位线,EN=
1
2
PD=
2
2
b.
∵ME⊥CD,MN⊥平面PCD,
∴EN⊥CD,∠MEN即为二面角P-CD-B的平面角.
设为α,于是cosα=
EN
EM
=
2
2
,α=45°,即二面角P-CD-B的大小为45°.
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