在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是直角梯形,∠DAB=90°,AD∥BC,AD⊥侧面PAB,△PAB是等边三角形,DA=AB=2,BC=AD,E是线段AB的中点.
(Ⅰ)求四棱锥P-ABCD的体积;
(Ⅱ)试问线段PB上是否存在点F,使二面角C-DE-F 的余弦值为?若存在,确定点F的位置;若不存在,说明理由.
在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是直角梯形,∠DAB=90°,AD∥BC,AD⊥侧面PAB,△PAB是等边三角形,DA=AB=2,BC=AD,E是线段AB的中点.
(Ⅰ)求四棱锥P-ABCD的体积;
(Ⅱ)试问线段PB上是否存在点F,使二面角C-DE-F 的余弦值为?若存在,确定点F的位置;若不存在,说明理由.
解:(Ⅰ)因为侧面
,
平面
,所以
.
又因为△是等边三角形,
是线段
的中点,所以
.
因为,所以
平面
. ……3分
由DA=AB=2,,可得BC=1.
因为△是等边三角形,可求得
.
所以. …………6分
(Ⅱ)以为原点,建立如图所示的空间直角坐标
系
.
则有.
设,则
,
所以. …………7分
设
为平面
的法向量,
.
又平面的法向量为
. ……10分
∴,化简得
.
解得(舍去)或
.所以存在点
,且
. …12分