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如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD为菱形,∠BAD=60°,Q为AD的中...

如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD为菱形,∠BAD=60°,Q为AD的中点.
(1)若PA=PD,求证:平面PQB⊥平面PAD;
(2)点M在线段PC上,PM=tPC,试确定t的值,使PA∥平面MQB;
(3)在(2)的条件下,若平面PAD⊥平面ABCD,且PA=PD=AD=2,求二面角M-BQ-C的大小.

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(1)证明平面PAD内的直线AD,垂直平面PQB内的两条相交直线BQ,PQ,即可证明平面PQB⊥平面PAD; (2)连AC交BQ于N,交BD于O,说明PA∥平面MQB,利用PA∥MN,根据三角形相似,即可得到结论; (3)建立空间直角坐标系,先求出平面MQB的法向量,平面ABCD的法向量,利用向量的夹角公式即可求解. (1)证明:连BD, ∵四边形ABCD菱形,∠BAD=60°,∴△ABD为正三角形, ∵Q为AD中点,∴AD⊥BQ ∵PA=PD,Q为AD的中点,∴AD⊥PQ 又BQ∩PQ=Q,∴AD⊥平面PQB,AD⊂平面PAD ∴平面PQB⊥平面PAD; (2)当t=时,使得PA∥平面MQB, 连AC交BQ于N,交BD于O,连接MN,则O为BD的中点, 又∵BQ为△ABD边AD上中线,∴N为正三角形ABD的中心, 令菱形ABCD的边长为a,则AN=a,AC=a. ∴PA∥平面MQB,PA⊂平面PAC,平面PAC∩平面MQB=MN ∴PA∥MN ∴== 即:PM=PC,t=; (3)由PA=PD=AD=2,Q为AD的中点,则PQ⊥AD,又平面PAD⊥平面ABCD,所以PQ⊥平面ABCD, 以Q为坐标原点,分别以QA、QB、QP所在的直线为x,y,z轴,建立如图所示的坐标系,则各点坐标为A(1,0,0),B(0,,0)),Q(0,0,0),P(0,0,) 设平面MQB的法向量为,可得, 而PA∥MN,∴,∴y=0,x= ∴ 取平面ABCD的法向量 ∴cos= ∴二面角M-BQ-C的大小为60°.
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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