如图,在四棱锥P-ABCD中,PA⊥底面ABCD,M,N分别是PB,PC的中点,PA=AB,在四边形ABCD中,AB⊥AD,AB⊥B

2025-05-19 19:10:43
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回答1:

解答:(本小题满分14分)
解:(1)证明:∵M,N分别是PB,PC的中点,
∴MN是△PBC的中位线,∴MN∥BC,
又∵AB⊥AD,AB⊥BC,
∴BC∥AD,∴MN∥AD,…(1分)
AD?平面PAD,…(2分)MN?平面PAD,…(3分)
∴MN∥平面PAD.…(4分)
(2)∵PA=AB,M是PB的中点,
∴AM⊥PB…(5分)
∵PA⊥底面ABCD,BC?平面ABCD,∴BC⊥PA,
又∵BC⊥AB,PA∩AB=A,PA?平面PAB,AB?平面PAB,
∴BC⊥平面PAB,AM?平面PAB,
∴AM⊥BC.…(6分)
PB∩BC=B,PB?平面PBC,BC?平面PBC,
∴AM⊥平面PBC.…(7分)
又AM?平面AMN…(8分)
∴平面AMN⊥平面PBC.…(9分)
(3)∵PA⊥底面ABCD,AD?平面ABCD,
∴PA⊥AD,又PA=AB,∴PA2+AD2=PD2
又PA=AB,PD=

5
,∴AB2+AD2=PD2=5,
联立
AD?AB=1
AB2+AD2=5
,解得
AB=1
AD=2

过点C作CH⊥AD于H,
在Rt△DHC中,∠CDH=45°,CH=AB=1,
∴DH=1,∴BC=AH=1.…(10分)
方法一(向量法):以A为坐标原点,分别以直线AD,AB,AP为x轴,y轴,z轴建立空间直角坐标系O-xyz,
如图所示.…(11分)

则A(0,0,0),B(0,1,0),C(1,1,0),
P(0,0,1),N(
1
2
1
2
1
2
)
BC
=(1,0,0)
AN
=(
1
2
1
2
1
2
)
AB
=(0,1,0)

由(2)知
BC
=(1,0,0)
是平面PAB的一个法向量;
设平面NAB的法向量为
n
=(x,y,z)

n
?
AN
=0
n
?
AB
=0
,即
1
2
x+
1
2
y+
1
2
z=0
y=0