在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是直角梯形,AB//CD,角ABC=90°AB=PB=PC=BC=2CD,平面PBC
1个回答

(1)

根据三维坐标系性质,证明如下:

将梯形ABCD置于X-Y平面中,B点在坐标原点,BC与Y轴重合.

∵∠ABC=90°

∴AB与X轴重合

△BCP平面与梯形ABCD平面垂直,即与X-Y平面垂直.

∵BC与Y轴重合

∴△BCP平面在Y-Z平面上

∵在三维坐标系中,X轴与Y-Z平面垂直

∴AB与△BCP平面垂直

证毕.还有其他证明方法,此处仅供参考.

(2)

根据投影原理,分析如下:

在平面PBC上,有一束光,将P点投影到BC的E点位置,PE⊥BC.

在平面PAD上,另一束光,将P点投影到AD的F点位置,PF⊥AD.

两束光的夹角就是平面PBC和平面PAD的夹角.

连接PE、PF和EF,△PEF是直角三角形,∠EPF是该两个平面的夹角.

见图,计算如下:

在俯视图中:

BE=CE=CD

AE^2=BE^2+AB^2=5CD^2

DE^2=CE^2+CD^2=2CD^2

AD^2=5CD^2

在正左视图中:

PB=PC=2CD PE是三角形的高

PE^2=PB^2-BE^2=3CD^2

PE=√3CD

在侧前视图中:

PA^2=PE^2+AE^2=8CD^2

在侧后视图中:

PD^2=PE^2+DE^2=5CD^2

PD=AD=√5CD

在侧右视图中:

PA/Sinα=PD/Sin[(180°-α)/2]=PD/Cos(α/2)

[Cos(α/2)]^2/( Sinα)^2=PA^2/PD^2=5/8

(1+Cosα)×4=5×[1-(Cosα)^2]

(1+Cosα)×4=5×(1+Cosα)×(1-Cosα)

5Cosα=1  Cosα=1/5=DF/PD

DF=PD/5=√5CD/5

DF^2=CD^2/5

PF^2=PD^2-DF^2=5CD^2-CD^2/5

=24CD^2/5

PF=√(24/5)CD

在夹角剖面图中:

Cos(∠EPF)=PE/PF=√3CD/√(24/5)CD

=√(5/8)

=(√10)/4≈0.79

∠EPF≈37.8°

答:平面PAD和平面PBC的夹角约为37.8度.

供参考.