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四棱锥P-ABCD的底面是边长为3的正方形,PD⊥平面ABCD.异面直线AD与P...

四棱锥P-ABCD的底面是边长为3的正方形,PD⊥平面ABCD.异面直线AD与PB所成角为60°,E为线段PC上一点,PE=2EC.
(1)求PD的长; (2)求二面角P-BD-E的大小.

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(1)由已知中四棱锥P-ABCD的底面是边长为3的正方形,PD⊥平面ABCD.异面直线AD与PB所成角为60°,我们可得△PBC为直角三角形,且∠PBC=60°,BC=3,代入求出PC后,解直角△PDC可得答案. (2)以D为坐标原点建立空间坐标系D-xyz,分别求出平面PBD及平面BDE的法向量,代入向量夹角公式,即可得到二面角P-BD-E的大小. 【解析】 (1)∵ABCD是正方形,PD⊥平面ABCD, ∴BC⊥PD,BC⊥CD 又∵PD∩CD=D ∴BC⊥平面PCD ∴BC⊥PC ∵异面直线AD与PB所成角为60°,BC∥AD ∴在Rt△PBC中,∠PBC=60°,BC=3 故PC=3 在Rt△PDC中,CD=3 ∴ (2)以D为坐标原点建立空间坐标系D-xyz,如图所示 则P(0,0,3),A(3,0,0),B(3,3,0),C(0,3,0),D(0,0,0), E为线段PC上一点,PE=2EC,故E(0,2,) ∵PD⊥AC,BD⊥AC,PD∩BD=D AC⊥平面PBD ∴=(-3,3,0)为平面PBD的一个法向量 又∵=(-3,-3,0),=(0,2,) 设向量=(x,y,z)为平面BDE的一个法向量,则 即 令x=1,则=(1,-1,) 设二面角P-BD-E的平面角为θ 则|cosθ|== 二面角P-BD-E的大小为45°
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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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