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在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是一直角梯形,∠BAD=90°,AD∥BC,...

在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是一直角梯形,∠BAD=90°,AD∥BC,AB=AD=a,BC=2a,PD⊥底面ABCD.
(1)在PD上是否存在一点F,使得PB∥平面ACF,若存在,求出manfen5.com 满分网的值;若不存在,试说明理由;
(2)在(1)的条件下,若PA与CD所成的角为60°,求二面角A-CF-D的余弦值.

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(1)由题意建立空间直角坐标系,假设存在点F使PB∥平面ACF,先写出坐标含有变量,在利用平面法向量的定义建立方程解出即可; (2)坐标写出后因为PA与CD所成的角为60°,利用夹角建立坐标设出的变量的方程,然后利用两平面的法向量的夹角求出所求的二面角的大小. 【解析】 (1)建立如图所示的空间直角坐标系: D(0,0,0),A(0,a,0),B(a,a,0),C(a,-a,0), 设PD=b,则P(0,0,b),假设存在点F使PB∥平面ACF,F(0,0,λb)(0<λ<1) 设平面ACF的一个法向量为,,,, 所以,,所以, (2),, 因为PA与CD所成的角为60° 所以=, 则a=b, 由(1)知平面ACF的一个法向量为 因为∠BAD=90°,AB=AD=a,BC=2a,所以, 所以BC2=CD2+BD2,所以BD⊥BC, 又PD⊥底面ABCD,则BD⊥平面CDF, 所以是平面CDF的一个法向量, 所以, 所以二面角的余弦值为.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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