(2007?西城区一模)如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是正方形,侧面PAD是正三角形,且平面PAD⊥底面ABC

2025年05月05日 19:11
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(1)证明:

平面PAD⊥底面ABCD
平面PAD∩底面ABCD=AD
AB⊥AD,AB?底面ABCD
?AB⊥平面PAD(3分)
又AB?平面PAB,
∴平面PAB⊥平面PAD(4分)
(2)解:取PD的中点E,连接AE,BE
∴AB⊥平面PAD
∴AE是BE在平面PAD上的射影,
∵△PAD是正三角形,
∴AE⊥PD,AE=
3
2
AD

由三垂线定理得BE⊥PD
∠AEB是二面角A-PD-B的平面角(7分)
在Rt△BAE中,∵tanAEB=
AB
AE
2
3
3

∴二面角A-PD-B的大小为arctan
2
3
3
(10分)
(3)解:取AD的中点F,连接AF,
∵平面PAD⊥平面ABCD,且PF⊥AD,
∴PF⊥平面BCD
设点D到平面PBC的距离为h,
VD?PBCVP?BCD
∴S△PBC?h=S△BCD?PF
在△PBC中,易知PB=PC=
2
,∴S△PBC
7
4

S△BCD
1
2
,PF=
3
2
,∴h=
1
2
×
3
2
7
4
21
7

即点D到平面PBC的距离为
21
7