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(2014•永州三模)如图所示,四棱锥P-ABCD中,PA⊥面ABCD,AB∥CD,∠ABC=90°,AP=BC=2,A

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:综合作业 时间:2024/05/15 09:43:48
(2014•永州三模)如图所示,四棱锥P-ABCD中,PA⊥面ABCD,AB∥CD,∠ABC=90°,AP=BC=2,AB=3,CD=1,E、F、M分别是BC、PA、PD的中点.
(1)求证:EF∥面PCD;
(2)N是AB上一点,且MN⊥面PCD,求二面角M-PC-N的余弦值.
(本小题满分12分)
(1)证明:取PB中点G,连接GE,GF,
∵E、F、M分别是BC、PA、PD的中点,
∴GE∥PC,GF∥AB,
∵AB∥CD,∴GF∥CD,又FG与GE交于点G,
∴面EFG∥面PCD,∴EF∥面PCD.…(6分)
(2)如图以B为坐标原点,BA,BC所在直线为x,y轴,
以过B垂直于底面向上的方向为z轴,建立直角坐标系,
由题意知P(3,0,2),C(0,2,0),D(1,2,0),M(2,1,1),…(6分)
设N(t,0,0),则

MN=(t−2,−1,−1),

CD=(1,0,0),
由MN⊥面PCD知:

MN•

CD=(t-2,-1,-1)•(1,0,0)=0,解得t=2,
面PCD的法向量为

MN=(0,−1,−1),…(9分)
设面NPC的法向量为

m=(x,y,z),


PN=(−1,0,−2),

PC=(−3,2,−2),