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在四棱锥P-ABCD中 AD⊥AB CD∥AB PD⊥底面ABCD 直线PA与底面ABCD成60°角 点M

时间:2020-08-16 20:42:49

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在四棱锥P-ABCD中 AD⊥AB CD∥AB PD⊥底面ABCD  直线PA与底面ABCD成60°角 点M

问题补充:

在四棱锥P-ABCD中,AD⊥AB,CD∥AB,PD⊥底面ABCD,,直线PA与底面ABCD成60°角,点M,N分别是PA,PB的中点.

(1)求二面角P-MN-D的大小;

(2)当的值为多少时,△CDN为直角三角形.

答案:

解:(1)由已知AD⊥AB,PD⊥AB,得AB⊥平面PAD,

又MN∥AB,∴MN⊥平面PAD,MN⊥PM,MN⊥DM

∴∠PMD为二面角P-MN-D的平面角.(3分)

由已知∠PAD=60°,得∠MPD=30°,

∵DM是Rt△PDA斜边PA上的中线,MD=MP

∴△PMD为等腰三角形,∠PMD=120°,

即二面角P-MN-D的大小为120°.(7分)

(2)显然∠DCN≠90°.若∠CDN=90°,则CD⊥平面PAN,

而CD⊥平面PAD,故平面PAN与平面PAD重合,与题意不符.

由△CDN是Rt△,则必有CN⊥DN,

连BD,设AD=a,由已知得AB=a,从而BD=a,

又PD=ADtan60°a,

∴PD=BD,得DN⊥PB,

故DN⊥平面PBC,(10分)

∴DN⊥BC,又PD⊥BC,

∴BC⊥平面PBD,

∴BD⊥BC,反之亦然.

∵AB∥CD

∴∠ABD=∠CDB,

∴Rt△BD∽Rt△CDB(12分)

CD=

==.(14分)

解析分析:(1)由已知中AD⊥AB,CD∥AB,PD⊥底面ABCD,我们可得∠PMD为二面角P-MN-D的平面角.由线PA与底面ABCD成60°角,进而可以得到,△PMD为等腰三角形,∠PMD=120°即二面角P-MN-D的大小;(2)若,△CDN为直角三角形,则必有CN⊥DN,连BD,设AD=a,我们可以得到Rt△BD∽Rt△CDB,然后根据相似三角形的性质得到的值.

点评:本题考查的知识点是二面角的平面角及求法,直线与平面垂直的性质,其中(1)的关键是得到∠PMD为二面角P-MN-D的平面角,而(2)的关键是得到Rt△BD∽Rt△CDB.

在四棱锥P-ABCD中 AD⊥AB CD∥AB PD⊥底面ABCD 直线PA与底面ABCD成60°角 点M N分别是PA PB的中点.(1)求二面角P-MN-D的大

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