如图,在四棱锥P-ABCD中,PA⊥平面ABCD,AC⊥AD,AB⊥BC,∠BAC=45°,PA=AD=2,AC=1.(1)证明:PC⊥AD

2025-05-13 06:28:03
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回答1:

(1)∵PA⊥平面ABCD,AD?平面ABCD;
∴PA⊥AD,即AD⊥PA;
又AD⊥AC,PA∩AC=A;
∴AD⊥平面PAC,PC?平面PAC;
∴AD⊥PC,即PC⊥AD;
(2理)如图,过A作AM⊥PC,交PC于M,并连接DM;
由(1)知PC⊥AD,∴PC⊥平面ADM,DM?平面ADM;
∴PC⊥DM;
∴∠AMD是二面角A-PC-D的平面角;
PC=

5

5
?AM=1?2

AM=
2
5

∴在Rt△ADM中,DM=
4+
4
5
24
5
,sin∠AMD=
AD
DM
2
24
5
30
6

(2文)取AC中点N,连接PN,由已知条件知,AB=BC=
2
2

∴BN⊥AC;
∵PA⊥平面ABCD;
∴PA⊥BN,即BN⊥PA,PA∩AC=A;
∴BN⊥平面PAC;
∴∠BPN是直线PB与平面PAC所成角;
BN=
2
2
?
2
2
1
2

在Rt△PAB中,PB=
4+
1
2
3
2

∴在Rt△PBN中,sin∠BPN=
BN
PB
1
2
3
2
2
6

(3)如图,因为∠ADC<45°,故过点B作CD的平行线必与线段AD相交,设交点为F,连接BE,EF;
∴∠EBF或其补角为异面直线BE与CD所成的角;
由于BF∥CD,故∠AFB=∠ADC;
在Rt△DAC中,CD=
5
sin∠ADC=
1
5

sin∠AFB=
1
5

∴在△AFB中,由
BF
sin∠FAB
AB
sin∠AFB
,AB=