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如图,ABCD是菱形,PA⊥平面ABCD,PA=AD=2,∠BAD=60°。

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如图,ABCD是菱形,PA⊥平面ABCD,PA=AD=2,∠BAD=60°。

   (1)求证:平面PBD⊥平面PAC;

   (2)求点A到平面PBD的距离;

   (3)求二面角A―PB―D的余弦值。

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2024-08-28 13:58:34

解:(解法一):(1)设AC与BD交于O,连结PO。

    ∵底面ABCD是菱形,∴BD⊥AC,

∵PA⊥底面ABCD,BD平面ABCD,

∴PA⊥BD,又PA∩AC=A,

∴BD⊥平面PAC。  

又∵BD平面PBD,∴平面PBD⊥平面PAC。

   (2)作AE⊥PO于E,∵平面PBD⊥平面PAC,∴AE⊥平面PBD,

所以AE为点A到平面PBD的距离。  

在△PAO中,PA=2,

   (3)作AF⊥PB于F,连结EF,∵AE⊥平面PBD,∴AE⊥PB,

∴PB⊥平面AEF,PB⊥EF,∴∠AFE为二面角A―PB―D的平面角,

(解法二):(1)设AC与BD交于O点,∵底面是菱形,∴AC⊥BD。

以OA、OB所在直线分别为x轴、y轴,以过点O且垂直平面ABCD的直线为z轴,

建立如图的空间直角坐标系,

,                                                      

∴平面PBD⊥平面PAC。                                                                   

   (2)设平面PDB的一个法向量为

,                                                         

     

   (3)设平面ABP的一个法向量

                                                                             

                                                                                            

所以二面角A―PB―D的余弦值为   

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