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(本小题满分13分)如图所示,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是正方形,侧棱PD^底面ABCD,PD=DC,点E是PC的中点,作EF^PB交PB于点F,

 

(1)求证:PA//平面EDB;

(2)求证:PB^平面EFD;

(3)求二面角C-PB-D的大小。

 

【答案】

解:如右图所示建立空间直角坐标系,点D为坐标原点,设DC=1。

 

 

 

(1)证明:连结AC, AC交BD于点G,连结EG.

依题意得A(1,0,0),P(0,0,1),E(0,).

因为底面ABCD是正方形,所以点G是此正

方形的中心,故点G的坐标为(,0),

=(1,0,-1),=(,0,- ).

所以=2,即PA//EG.

而EGÌ平面EDB, 且PAË平面EDB,

因此PA//平面EDB.……………………4分

(2)证明:依题意得

B(1, 1, 0),=(1,1, -1)

=(0, , ),

×=0+=0,所以PB^DE.

由已知EF^PB,且EF∩DE=E,所以PB^平面EFD.………………8分

(3)解:已知PB^EF,由(2)可知PB^DF,故ÐEFD是二面角C-PB-D的平面角,设点F的坐标为(x,y,z),则=(x, y, z–1).

因为=k

所以(x, y, z-1)=k(1, 1, -1)=(k, k, -k),即x=k,y=k,z=1-k.

因为=0,

所以(1, 1, -1) • (k, k, 1-k)=k+k-1+k=3k-1=0.

所以k=,点F的坐标为(,, ).

又点E的坐标为(0, , ).

所以=(-,–).

 

 

 

所以ÐEFD=60°,即二面角C-PB-D的大小为60°。………………13分

【解析】略

 

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