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(本题满分14分)如图,在四棱锥PABCD中,侧面PAD⊥底面ABCD,侧棱PAPD=,底面ABCD为直角梯形,其中BCAD,ABAD,AD=2AB=2BC=2,OAD中点.

(Ⅰ)求证:PO⊥平面ABCD

(Ⅱ)求异面直线PB与CD所成角的余弦值;

(Ⅲ)求点A到平面PCD的距离.

答案

(Ⅰ)证明:在△PAD卡中PAPDOAD中点,所以POAD.

又侧面PAD⊥底面ABCD,平面PAD∩平面ABCDADPO平面PAD

所以PO⊥平面ABCD.

(Ⅱ)连结BO,在直角梯形ABCD中,BCAD,AD=2AB=2BC

ODBCODBC,所以四边形OBCD是平行四边形,

所以OBDC.

由(Ⅰ)知POOB,∠PBO为锐角,

所以∠PBO是异面直线PBCD所成的角.

因为AD=2AB=2BC=2,在Rt△AOB中,AB=1,AO=1,所以OB

在Rt△POA中,因为APAO=1,所以OP=1,

在Rt△PBO中,PB,

cos∠PBO=,

所以异面直线PBCD所成的角的余弦值为.

(Ⅲ)由(Ⅱ)得CDOB

在Rt△POC中,PC

所以PCCDDPS△PCD=·2=.

S△=

设点A到平面PCD的距离h,由

SACD·OPSPCD·h,即×1×1=××h

解得h.

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