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如图,四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是∠ADC=60°的菱形,侧面PDC是边长为2的正三角形,且与底面ABCD垂直,M为PB的中点。
(1)求证:PA⊥平面CDM;
(2)求二面角D-MC-B的余弦值。

解:由底面ABCD为菱形且∠ADC=60°,DC=2,DO=1,有OA⊥DC,分别以OA、OC、OP所在直线为x、y、z轴,建立空间直角坐标系如图,

(1) 由M为PB中点,



∴PA⊥DM,PA⊥DC,
∴PA⊥平面DMC;
(2),设平面BMC的法向量
则由可得x+z=0,由可得
取x=-1则
所以可取
由(1)知平面CDM的法向量可取

又易知二面角D-MC-B为钝二面角,
∴二面角D-MC-B的余弦值为
练习册系列答案
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如图,四棱锥P-ABCD中,PA⊥底面ABCD,AB⊥AD,AC⊥CD,∠ABC=60°,PA=AB=BC,
E是PC的中点.求证:
(Ⅰ)CD⊥AE;
(Ⅱ)PD⊥平面ABE.

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如图,四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是直角梯形,AB∥CD,∠DAB=60°,AB=AD=2CD=2,侧面PAD⊥底面ABCD,且△PAD为等腰直角三角形,∠APD=90°,M为AP的中点.
(1)求证:AD⊥PB;
(2)求三棱锥P-MBD的体积.

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如图,四棱锥P-ABCD的底面ABCD是矩形,AB=2,BC=
2
,且侧面PAB是正三角形,平面PAB⊥平面ABCD.
(1)求证:PD⊥AC;
(2)在棱PA上是否存在一点E,使得二面角E-BD-A的大小为45°,若存在,试求
AE
AP
的值,若不存在,请说明理由.

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如图,四棱锥P-ABCD中,底面ABCD为矩形,PA⊥底面ABCD,且PA=AB=1,AD=
3
,点F是PB中点.
(Ⅰ)若E为BC中点,证明:EF∥平面PAC;
(Ⅱ)若E是BC边上任一点,证明:PE⊥AF;
(Ⅲ)若BE=
3
3
,求直线PA与平面PDE所成角的正弦值.

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如图,四棱锥P-ABCD,PA⊥平面ABCD,ABCD是直角梯形,DA⊥AB,CB⊥AB,PA=2AD=BC=2,AB=2
2
,设PC与AD的夹角为θ.
(1)求点A到平面PBD的距离;
(2)求θ的大小;当平面ABCD内有一个动点Q始终满足PQ与AD的夹角为θ,求动点Q的轨迹方程.

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