如图,在四棱锥P﹣ABCD中,底面ABCD为菱形,∠BAD=60°,Q是AD的中点.
(1)若PA=PD,求证:平面PQB⊥平面PAD;
(2)若平面APD⊥平面ABCD,且PA=PD=AD=2,点M在线段PC上且满足PC=3PM,求二面角M﹣BQ﹣C的大小.
如图,在四棱锥P﹣ABCD中,底面ABCD为菱形,∠BAD=60°,Q是AD的中点.
(1)若PA=PD,求证:平面PQB⊥平面PAD;
(2)若平面APD⊥平面ABCD,且PA=PD=AD=2,点M在线段PC上且满足PC=3PM,求二面角M﹣BQ﹣C的大小.
【考点】二面角的平面角及求法;平面与平面垂直的判定.
【分析】(1)推导出PQ⊥AD,∴BQ⊥AD,从而AD⊥平面PBQ,由此能证明平面PQB⊥平面PAD.
(2)以Q为原点,QA为x轴,QB为y轴,QP为z轴,建立空间直角坐标系,利用向量法能求出二面角M﹣BQ﹣C的大小.
【解答】证明:(1)∵在四棱锥P﹣ABCD中,底面ABCD为菱形,
∠BAD=60°,Q是AD的中点.
PA=PD,
∴BD=AD=AB,PQ⊥AD,∴BQ⊥AD,
∵PQ∩BQ=Q,∴AD⊥平面PBQ,
∵AD⊂平面PAD,∴平面PQB⊥平面PAD.
解:(2)∵平面APD⊥平面ABCD,且PA=PD=AD=2,点M在线段PC上且满足PC=3PM,
∴以Q为原点,QA为x轴,QB为y轴,QP为z轴,建立空间直角坐标系,
Q(0,0,0),B(0,,0),P(0,0,
),C(﹣2,
,0),M(﹣
,
,
),
=(0,
,0),
=(﹣
,
,
),
设平面BQM的法向量=(x,y,z),
则,取z=1,得
=(
),
平面BQC的法向量=(0,0,1),
设二面角M﹣BQ﹣C的平面角为θ,
则cosθ==
,θ=60°,
∴二面角M﹣BQ﹣C的大小为60°.
【点评】本题考查面面垂直的证明,考查二面角的求法,是中档题,解题时要认真审题,注意空间思维能力的培养.