如图,在四棱锥P—ABCD中,底面为直角梯形,AD∥BC,∠BAD=90°,PA⊥

如图,在四棱锥P—ABCD中,底面为直角梯形,AD∥BC,∠BAD=90°,PA⊥底面ABCD,且PA=AD=AB=2BC,M、N分别为PC、PB的中点.

(Ⅰ)求证:PB⊥DM;

(Ⅱ)求CD与平面ADMN所成的角.

答案

方法一:

(Ⅰ)因为N是PB的中点,PA=AB,所以AN⊥PB.

    因为AD⊥平面PAB,所以AD⊥PB,从而PB⊥平面ADMN.

    因为DM平面ADMN,所以PB⊥DM.

(Ⅱ)取AD的中点G,连结BG、NG,则BG∥CD,

    所以BG与平面ADMN所成的角和CD与平面ADMN所成的角相等.

    因为PB⊥平面ADMN,所以∠BGN是BG与平面ADMN所成的角.

    在Rt△BGN中,sin∠BGN=.

    故CD与平面ADMN所成的角是arcsin.

方法二:如图,以A为坐标原点建立空间直角坐标系A-xyz,设BC=1,则A(0,0,0),P(0,0,2),B(2,0,0),C(2,1,0),M(1,,1),D(0,2,0).

(Ⅰ)因为·=(2,0,-2)·(1,-,1)=0,

    所以PB⊥DM.

(Ⅱ)因为·=(2,0,-2)·(0,2,0)=0,

    所以PB⊥AD,

    又因为PB⊥DM,

    所以PB⊥平面ADMN.

    因此〈〉的余角即是CD与平面ADMN所成的角.

    因为cos〈,〉==

    所以CD与平面ADMN所成的角为arcsin.

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