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如图,四棱锥P-ABCD中,PA⊥底面ABCD,四边形ABCD中,AB⊥AD,AB+AD=4,CD=根号2,∠CDA=45°.(1)求证:
平面PAB⊥平面PAD;(ii)设AB=AP(I) 若直线PB与平面PCD所成的角为30°,求线段AB的长.(II)在线段AD上是否存在一个点G,使得点G到点P,B.C.D的距离都相等?说明理由.
人气:100 ℃ 时间:2019-10-14 07:25:17
解答
(I)证明:∵PA⊥平面ABCD,AB⊂平面ABCD
∴PA⊥AB
又∵AB⊥AD,PA∩AD=A
∴AB⊥平面PAD
又∵AB⊂平面PAB,
∴平面PAB⊥平面PAD
(II)(i)以A为坐标原点,建立空间直角坐标系A-xyz(如图)
在平面ABCD内,作CE∥AB交于点E,则CE⊥AD
在Rt△CDE中,DE=CD•cos45°=1,
CE=CD•sin45°=1
设AB=AP=t,则B(t,0,0),P(0,0,t)
由AB+AD=4,得AD=4-t,
所以E(0,3-t,0),C(1,3-t,0),D(0,4-t,0)
CD=(-1,1,0),PD=(0,4-t,-t)
设平面PCD的法向量为 n=(x,y,x)
由n⊥CD,n⊥PD得
(ii)假设在线段AD上存在一个点G到P、B、C、D的距离都相等
由GC=GD,得∠GCD=∠GDC=45°
从而∠CGD=90°,即CG⊥AD
所以GD=CD•cos45°=1
设AB=λ,则AD=4-λ,AG=AD-GD=3-λ
在Rt△ABG中,
GB=
这GB=GD与矛盾.
所以在线段AD上不存在一个点G,使得点G到B、C、D的距离都相等.
从而,在线段AD上不存在一个点G,使得点G到点P、B、C、D的距离都相等.
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