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长方体ABCD-A1B1C1D1中,AB=4,BC=5,CC1=15/4,P是AD1上一点,E是PC的中点

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:数学作业 时间:2024/05/25 12:01:11
长方体ABCD-A1B1C1D1中,AB=4,BC=5,CC1=15/4,P是AD1上一点,E是PC的中点
(1)求证AD1//平面BDE
(2)当AD1⊥DP时求平面DCP与平面BCP所成锐二面角的余弦值
证明:(1)连接AC交BD于点F,则F是AC的中点,连接EF.
又∵E是PC的中点,
∴EF∥AP,即EF∥AD1,
又EF⊂平面BDE,AD1⊄平面BDE,
∴AD1//平面BDE
(2)以A原点,AB为x轴,AD为y轴,AA1为z轴,建立空间直角坐标系,
则有A(0,0,0),D1(0,5,15/4),D(0,5,0).
∵P在AD1上,∴可设P(0,b,c),
则向量AD1=(0,5,15/4),向量DP=(0,b-5,c)
∵AD1⊥DP,∴5(b-5)=15c/4
由等面积法可得DP=3,
∴有(b-5)^2+c^2=9,解得c=12/5,b=34/5,∴P(0,34/5,12/5)
∵CD⊥面AA1D1D,∴AD1⊥CD.
又∵AD1⊥PD,∴AD1⊥面PCD,即向量AD1是平面PCD的法向量.
∵B(4,0,0),C(4,5,0),∴向量PB=(4,-34/5,-12/5),向量BC=(0,5,0)
设面PBC法向量n=(x,y,1),
则有4x-34y/5-12/5=0,且5y=0,解得y=0,x=3/5,即向量n=(3/5,0,1),
cos=(0+0+15/4)/(√34/25*√625/16)=3/√34=3√34/34
∴平面DCP与平面BCP所成锐二面角的余弦值为3√34/34.