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四棱锥P-ABCD中,侧面PAD⊥底面ABCD,底面ABCD是边长为2的正方形,...

四棱锥P-ABCD中,侧面PAD⊥底面ABCD,底面ABCD是边长为2的正方形,又PA=PD,∠APD=60°,E、G分别是BC、PE的中点.
(1)求证:AD⊥PE;
(2)求二面角E-AD-G的正切值.

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(1)取AD的中点O,连接OP,OE,由等腰三角形三线合一,及OE∥AB,可得OE⊥AD,又由侧面PAD⊥底面ABCD,我们易得到AD⊥平面OPE.再由线面垂直的性质定理可得到AD⊥PE; (2)有两种解法,一是取OE的中点F,连接FG,OG,结合(1)的结论,我们易得∠GOE就是二面角E-AD-G的平面角,解三角形GOE即可得到答案;二是建立空间坐标系,确定各个顶点的坐标,及平面ADE及平面ADG的法向量,然后代入向量夹角公式,我们易求出二面角E-AD-G的余弦值,进而求出二面角E-AD-G的正切值. 证明:(1)如图,取AD的中点O,连接OP,OE∵PA=PD,∴OP⊥AD又E是BC的中点, ∴OE∥AB,∴OE⊥AD.又OP∩OE=0,∴AD⊥平面OPE. 而PE⊂平面OPE,∴AD⊥PE (2) 解法一: 取OE的中点F,连接FG,OG,则由(1)易知AD⊥OG,又OE⊥AD, ∴∠GOE就是二面角E-AD-G的平面角 ∵PA=PD,∠APD=60°,∴△APD为等边三角形,且边长为2 ∴OP=,,,∴ ∴ 解法二:建立如图所示的空间直角坐标系, 则A(1,0,0),D(-1,0,0),P(0,0,),E(0,2,0) ∴.设平面ADG的法向量为n=(x,y,z) 由,得 ∴又平面EAD的一个法向量为 又因为= 则, ∴二面角E-AD-G的正切值为
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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