Question

四棱锥P-ABCD中，PA⊥底面ABCD，其中底面ABCD为梯形，AD∥BC，AB⊥BC，且AP=AB=AD=2BC=6，M在棱PA上，满足AM=2MP．
（Ⅰ）求三棱锥M-BCD的体积；
（Ⅱ）求异面直线PC与AB所成角的余弦值；
（Ⅲ）证明：PC∥面MBD．

Answer

（Ⅰ）先求得 S△BCD=SABCD-S△ABD=-的值，且AM=4，再由运算求得结果．
（Ⅱ）取AD中点N，连CN，∠PCN或其补角就是PC与AB所成角．求得PC、CN、PN的值，利用余弦定理求得，即可得到异面直线PC与AB所成角余弦值．
（Ⅲ）连AC交BD于Q，连MQ，利用平行线的性质可得 ，可得MQ∥PC，再根据直线和平面平行的判定定理证得 PC∥面MBD．
【解析】
（Ⅰ）由题意可得，四边形ABCD为直角梯形，S△BCD=SABCD-S△ABD=-=27-18=9，且AM=4，
故．------（5分）
（Ⅱ）取AD中点N，连CN，PN，易知AB∥CN，∴∠PCN或其补角就是PC与AB所成角．------（7分）
在△PCN中，∵PA⊥底面ABCD，BC⊂底面ABCD，∴PA⊥BC，PC=9，
又∵，∴，
∴异面直线PC与AB所成角余弦值为．--------（10分）
（Ⅲ）连AC交BD于Q，连MQ，∵AD∥BC，∴．
又∵，则，∴MQ∥PC．----------（13分）
又∵PC⊄面MBD，MQ⊂面MBD，
∴PC∥面MBD．----------（15分）